Investigation of photon-stimulated desorption processes of plastics by vacuum ultraviolet light irradiations and application to organic electronics technology

• Project/Area Number: 17K06391
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: Kaku Masanori 宮崎大学, 工学部, 准教授 (10425621)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 光脱離 / 真空紫外光 / 光プロセッシング / 有機材料 / 有機エレクトロニクス / 微細プロセス技術 / 表面分析 / レーザー生成プラズマ

Outline of Final Research Achievements

In this research, we focused on plastic materials (PVDC, PMMA, CYTOP) used for organic electronics devices, which are expected to develop in the future. The details of photon-stimulated desorption phenomena induced by vacuum ultraviolet light irradiation in the wavelength range between 300 and 115 nm were clarified. The photon-stimulated desorption processes of plastic materials depend on bond energy or molecular structure. The photon-stimulated desorption of plastic materials occurs at wavelength less than 200 nm and depends on the binding energy or molecular structure.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では，PVDC，PMMA，CYTOPの光脱離を観測し，それらの脱離過程を明らかにした．真空紫外光照射によるプラスチック材料の光脱離では，分子構造の側鎖部に位置している原子，分子のうち，結合エネルギーの低い結合が切断されることで光脱離が生じていることがわかった。このことから，真空紫外光による光脱離は，プラスチック材料の分子構造と結合エネルギーに依存していることが示唆された。本研究で得られた光脱離の波長依存性と構造依存の可能性に関する知見は，真空紫外光によって切断された側鎖部に任意の原子や分子を結合させることができれば，表面に機能性を持たせる等，新たな表面改質技術への応用が期待される。

Research Products

• [Presentation] 真空紫外光照射によるアクリルの光脱離現象 (2019)
  • Author(s): 松本 和也，小川 祐也，甲藤 正人，加来 昌典
  • Organizer: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] 真空紫外光照射による有機材料の光脱離現象に関する研究 (2019)
  • Author(s): 小川 祐哉，松本 和也，甲藤 正人，加来 昌典
  • Organizer: 2019年度応用物理学会九州支部学術講演会
• [Presentation] 真空紫外光照射によるアクリルの光脱離現象に関する研究 (2019)
  • Author(s): 渕上 一輝, 小川 祐哉, 松本 和也, 桑原 和也, 寺山 拓巳, 甲藤 正人, 加来 昌典
  • Organizer: レーザー学会学術講演会第39回年次大会
• [Presentation] Ablation by Double Pulse Irradiation by Femtosecond Laser with Different Delay Time. (2018)
  • Author(s): M. Katto, K. Nakajima, S. Kuronita, M. Tsukamoto, M. Kaku and A. Yokotani
  • Organizer: Interbnational Photonics Conference 2018, The 3rd Smart Laser Processing Conference 2018(SLPC2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 真空紫外光照射によるアクリル樹脂の光脱離現象 (2018)
  • Author(s): 松本和也，小川祐哉，渕上一輝，加来昌典，甲藤正人
  • Organizer: レーザ加工学会第89回講演会
• [Presentation] Fabrication of Silver nanoparticles by Laser Ablation in Water (2018)
  • Author(s): Htet Su Wai, Masahito Katto, A. Kameyama, Masanori Kaku, and Atsuhi Yokotani
  • Organizer: レーザ加工学会第89回講演会
• [Presentation] Photon-stimulated desorption mass spectroscopic system using a laser-produced plasma VUV emission source (2018)
  • Author(s): Masanori Kaku, Kazuki Fuchigami, Yuya Ogawa, Kazuya Matsumoto, Masahito Katto, Wataru Sasaki
  • Organizer: The 34th European Conference on Surface Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] レーザープロセッシングによる高精度光学式センサーの作製法の開発 (2018)
  • Author(s): 亀山晃弘、加来昌典、甲藤正人、横谷篤至
  • Organizer: レーザー学会第523回研究会「レーザー応用」
• [Presentation] 光・レーザーによる洗浄ならびに加工プロセスにおける素過程の観察 (2018)
  • Author(s): 甲藤正人, 加来昌典，塚本雅裕，横谷篤至
  • Organizer: レーザー学会第529回研究会「次世代産業用レーザー」
• [Presentation] 真空紫外光照射によるアクリルの光脱離現象に関する研究 (2018)
  • Author(s): 小川祐哉、松本和也、渕上一輝、甲藤正人、加来昌典
  • Organizer: 平成30年度応用物理学会九州支部学術講演会
• [Presentation] 真空紫外域におけるクリプトンダイマーの吸収分光測定 (2018)
  • Author(s): 津島壮吾，酒井公輔，宮元康平，甲藤正人，加来昌典
  • Organizer: 平成30年度応用物理学会九州支部学術講演会
• [Presentation] Photon-stimulated desorption processes of polymers by vacuum ultraviolet emissions from a laser-produced plasma (2017)
  • Author(s): Masanori Kaku, Kazuki Fuchigami, Masahito Katto, Atushi Yokotani, Wataru Sasaki
  • Organizer: 33rd European Conference on Surface Science (ECOSS-33)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 真空紫外光によるポリマーの光脱離現象に関する研究 (2017)
  • Author(s): 渕上 一輝, 小川 祐哉, 松本 和也, 甲藤 正人, 加来 昌典
  • Organizer: レーザー学会第509回研究会
• [Presentation] フェムト秒レーザー同期発振システムによる短波長光発生とレーザープロセス過程の観測 (2017)
  • Author(s): 甲藤正人，加来昌典，宮永憲明，塚本雅裕，横谷篤至
  • Organizer: レーザー学会第509回研究会
• [Presentation] ファイバーブラック回折格子 (FBG) センサーの高性能化 (2017)
  • Author(s): 亀山晃弘，加来昌典，甲藤正人，横谷篤至
  • Organizer: レーザー学会第509回研究会
• [Presentation] 真空紫外光によるポリマーの光脱離現象に関する研究 (2017)
  • Author(s): 渕上 一輝, 小川 祐哉, 松本 和也, 甲藤 正人, 加来 昌典
  • Organizer: 平成29年度応用物理学会九州支部学術講演会