大阪大学産業科学研究所とジョアンリサーチの研究チームは、有機高分子に紫外線を照射することで、電子物性を精密に調整することに成功しました。研究成果 "超柔軟性有機集積回路における電荷キャリア変調のための異種機能性誘電体パターン" は、ヘルスケアのモニタリングやデータ処理に使用されるフレキシブルエレクトロニクスの製品化に貢献することができます。
"スマートフォンに搭載されている集積回路は非常に素晴らしいものですが、ある重要な機能が欠けています。シリコンベースの電子回路は、文字通りの意味で柔軟性に欠け、化学的性質も簡単には変化しないため、非常に堅固なものとなっています。有機ELディスプレイなどの新しいデバイスは、炭素ベースの有機分子でできており、科学者が最も効率的な回路を作るために化学的特性を調整することができる。しかし、有機トランジスタの特性を制御するには、通常、さまざまな材料でできた複雑な構造体を統合する必要がある。研究チームは、UV光を使って、PNDPEという誘電性ポリマーの化学構造を精密に変化させることに成功した。光は、ポリマー中の特定の結合を切断し、新しいバージョンに再配列したり、鎖の間に架橋を作ったりすることができる。光を照射する時間が長ければ長いほど、ポリマーの変化は大きくなる。 シャドウマスクを用いて、必要な部分だけに紫外線を照射し、回路の動作を調整する。この方法では、単一の材料を用いて、高い空間分解能で所望のしきい値電圧のトランジスタをパターン化することができます」と述べている。
"本研究では、電荷キャリアの挙動を変調させるために、極薄のポリマーゲート絶縁膜としてPNDPEを用いてHFDPを形成することを実証した。HFDPは18µm以下の高分解能で得られている。PNDPEゲート絶縁膜の光フリース転位による電荷キャリアの変調により、PNDPEベースのトランジスタのVthは、動作電圧2Vで-1.5〜+0.2Vの広い範囲でプログラム可能に制御され、エンハンスおよびデプレッショントランジスタが両方とも任意に作製できることが示された。また、LED照射試験において、バイアス時間1800秒の条件で140日間にわたり変調されたVthは変化せず、アクセプタ様トラップの制御により電荷キャリアの変調が実現された。PNDPEは触媒的開環メタセシス重合により緻密で均一なゲート絶縁膜を形成し、14nmの極薄PNDPE膜を得ることができました。また、このトランジスタは、曲げ半径0.3mmでも特性が大きく変化しない、高い機械的柔軟性を有していた。"
将来的には、薬のボトルから安全ベストまで、ほとんどすべてのものがスマート化されるかもしれません」。モノのインターネット』の計算需要に応えるには、柔軟な電子的ソリューションが必要になる可能性が非常に高いのです」と、主任研究員の関谷剛は述べています。特に、この技術は、超軽量のウェアラブルヘルスケア機器の製造方法に応用することができます。
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