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耐水耐久性を有する新規有機強誘電体を用いた高感度焦電型赤外線センサへの応用

Research Project

Project/Area Number 14J03424
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied materials
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

森本 勝大  神戸大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsポリ尿素 / 尿素オリゴマー / 真空蒸着 / 有機薄膜 / 低誘電率 / 圧電性 / 焦電性 / 強誘電性 / 構造評価 / 薄膜 / 赤外線センサ / 高分子
Outline of Annual Research Achievements

ポリ尿素薄膜の結晶性向上が焦電性や圧電性向上につながるという知見を活かし、ポリ尿素薄膜の高結晶化・高配向化を目的とし研究を遂行した。短い脂肪族鎖材料への変更において、昨年材料より融点の増加や力学強度の向上が確認できた。自発分極量の向上も期待されたが圧焦電性としては向上しなかったため、熱処理と同時に電場印加することで分極処理を行った。しかしながら、構造評価の結果は配向性や結晶性に大きな変化は見られなかった。一方で、圧焦電性の温度耐久性は大幅な向上がみられ、化学構造と熱物性に関する相関を明らかにすることで耐熱性に優れたポリ尿素材料の優位性を示す結果が得られた。
分子量を調整した尿素オリゴマーを用いた場合では、耐熱性が高分子体と同程度にもかかわらず高分子体では不可能な真空蒸着法による薄膜作製が可能であることが分かった。真空蒸着法を用いることで、基板に対して垂直配向かつ、非常に高結晶・高強度を有する尿素オリゴマー薄膜の作製に成功している。電気特性においては赤外線センサ応用で有利に働く低誘電率を示し、センサ応用以外の幅広い応用に向けた知見が得られている。
本年度の目的であったセンサ応用に関しては上記薄膜作製が難航したため研究の一部を変更し、焦電センサ以外の圧電型圧力センサに関する知見を一般的な材料を用いて得ることとした。従来の単純な素子構造から、3層からなる最適構造を提案することで多軸圧力検知に向けた知見を得ることができ、この結果は広く学術講演会でも認められている。
研究成果は、ポリ尿素の異なる脂肪族鎖材料、高結晶な尿素オリゴマー薄膜、圧電センサの多軸方向検知、と各成果を段階的に学術論文や学会発表を通して報告した。また成果の一部を書籍として発刊することで、より幅広く研究成果に関する情報発信を行った。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (13 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Journal Article] Polyurea Spin-Coated Thn Films: Pyro- and Piezoelectric Properties and Application to Infrared Sensor2015

    • Author(s)
      Masahiro Morimoto, Yasuko Koshiba, Masahiro Misaki, and Kenji Ishida
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 54 Issue: 4S Pages: 04DK13-04DK13

    • DOI

      10.7567/jjap.54.04dk13

    • Related Report
      2015 Annual Research Report 2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Thermal stability of piezoelectric properties and infrared sensor performance of spin-coated polyurea thin films2015

    • Author(s)
      1.Masahiro Morimoto, Yasuko Koshiba, Masahiro Misaki, Kenji Ishida
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 8 Issue: 10 Pages: 101501-101501

    • DOI

      10.7567/apex.8.101501

    • NAID

      210000137665

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Structural and electrical characterization of spin-coated polyurea thin films2015

    • Author(s)
      Masahiro Morimoto, Yasuko Koshiba, Masahiro Misaki, and Kenji Ishida
    • Journal Title

      Polymer

      Volume: 79 Pages: 128-134

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2015.10.005

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Electrical Properties of Ferroelectric Liquid Crystals during Thermal Phase Transition2014

    • Author(s)
      Masahiro Morimoto, Yosuke Sakaki, Yasuko Koshiba, Masahiro Misaki, Yasukiyo Ueda, and Kenji Ishida
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 53 Issue: 1S Pages: 01AE07-01AE07

    • DOI

      10.7567/jjap.53.01ae07

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 強誘電液晶を用いた疲労レスな分極反転現象2016

    • Author(s)
      森本勝大, 小柴康子, 三崎雅裕, 石田謙司
    • Organizer
      第62回高分子研究発表会(神戸)
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館
    • Year and Date
      2016-07-15
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  • [Presentation] 真空蒸着尿素オリゴマー薄膜の高結晶化と低誘電率(low-k)特性2016

    • Author(s)
      森本勝大, 福冨達也, 小柴康子, 三崎雅裕, 石田謙司
    • Organizer
      第5回 JACI/GSCシンポジウム
    • Place of Presentation
      ANAクラウンプラザホテル神戸
    • Year and Date
      2016-06-04
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規合成脂肪族尿素オリゴマーのバルク及び薄膜構造特性2016

    • Author(s)
      森本勝大, 福冨達也, 小柴康子, 三崎雅裕, 石田謙司
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2016-05-26
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  • [Presentation] 有機感圧センサにおける力学センシング性能に関する研究2016

    • Author(s)
      小村将大, 森本勝大, 小柴康子, 三崎雅裕, 石田謙司
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2016-03-19
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  • [Presentation] 垂直配向尿素オリゴマー薄膜の作製と構造・電気特性評価2016

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      福冨達也, 森本勝大, 小柴康子, 三崎雅裕, 石田謙司
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2016-03-19
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 耐熱性ポリ尿素を用いた薄膜作製と電気特性評価および焦電型赤外線センサ応用2015

    • Author(s)
      森本勝大, 小柴康子, 三崎雅裕, 石田謙司
    • Organizer
      第12回薄膜材料デバイス研究会
    • Place of Presentation
      龍谷大学
    • Year and Date
      2015-10-30
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Thermal Stabilized Thin Films: Pyroelectric Properties and Application to Energy Harvesters2015

    • Author(s)
      Masahiro Morimoto, Yuichi Tsujiura, Yasuko Koshiba, Masahiro Misaki, Isaku Kanno, and Kenji Ishida
    • Organizer
      Fourth International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials
    • Place of Presentation
      Sitges
    • Year and Date
      2015-03-09
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリ尿素薄膜を用いた圧焦電係数および赤外線センサの熱安定性評価2015

    • Author(s)
      森本勝大, 小柴康子, 三崎雅裕, 石田謙司
    • Organizer
      先端膜工学研究推進機構春季講演会
    • Place of Presentation
      神戸大学
    • Year and Date
      2015-03-04
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 耐熱性ポリ尿素薄膜を用いた赤外線センサ応用およびエナジーハーべスティング2015

    • Author(s)
      森本勝大, 辻浦裕一, 小柴康子, 三崎雅裕, 神野伊策, 石田謙司
    • Organizer
      応用物理学会関西支部平成26年度第3回講演会
    • Place of Presentation
      奈良先端科学技術大学院
    • Year and Date
      2015-02-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリ尿素薄膜を用いた焦電・圧電特性および振動発電評価2014

    • Author(s)
      森本勝大, 辻浦裕一, 小柴康子, 三崎雅裕, 神野伊策, 石田謙司
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2014-09-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Electric and Pyroelectric Properties of spin-coated Polyurea Films2014

    • Author(s)
      Masahiro Morimoto, Yasuko Koshiba, Masahiro Misaki, and Kenji Ishida
    • Organizer
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • Place of Presentation
      Tsukuba
    • Year and Date
      2014-09-10
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 電界印加に伴うポリ尿素の薄膜構造および焦電特性変化2014

    • Author(s)
      森本勝大, 小柴康子, 三崎雅裕, 石田謙司
    • Organizer
      第60回高分子研究発表会(神戸)
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館
    • Year and Date
      2014-07-24
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 耐熱性ポリ尿素薄膜を用いた焦電特性評価2014

    • Author(s)
      森本勝大, 小柴康子, 三崎雅裕, 石田謙司
    • Organizer
      応用物理学会関西支部平成26年度第1回講演会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2014-06-26
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      2014 Annual Research Report
  • [Book] 電気双極子を有する極性分子薄膜の構造制御とセンシングデバイス応用2015

    • Author(s)
      森本勝大
    • Total Pages
      149
    • Publisher
      神戸大学博士論文
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      2015 Annual Research Report
  • [Book] ウェアラブルデバイスの小型、薄型化と伸縮、柔軟性の向上技術2015

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      森本勝大, 石田謙司 他
    • Total Pages
      510
    • Publisher
      技術情報協会
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      2015 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] シューズ用有機電圧センサ2016

    • Inventor(s)
      石田謙司、森本勝大、小村将大
    • Industrial Property Rights Holder
      石田謙司、森本勝大、小村将大
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2016-076872
    • Filing Date
      2016-03-18
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      2015 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ウレアオリゴマー薄膜およびその製造方法2015

    • Inventor(s)
      原有希, 石田謙司, 森本勝大, 福冨達也
    • Industrial Property Rights Holder
      原有希, 石田謙司, 森本勝大, 福冨達也
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-033440
    • Filing Date
      2015-02-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 熱可塑性ポリ尿素薄膜、その積層体、およびそれらの製造方法2014

    • Inventor(s)
      原有希, 石田謙司, 森本勝大
    • Industrial Property Rights Holder
      原有希, 石田謙司, 森本勝大
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2014-129751
    • Filing Date
      2014-07-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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