2015 Fiscal Year Research-status Report
フレキシブル有機半導体の屈曲性改善と評価手法の構築
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15K05777
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| Research Institution | Tsuyama National College of Technology |
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Principal Investigator |
小林 敏郎 津山工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (70563865)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 有機EL / 設計工学 / 薄膜 / 割れ / 歪み / 温度依存 / ナノインデンター / 引張り試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終的な用途は、ウェアラブルコンピュータ、フレキシブルテレビ等多岐にわたるものである。これまで、有機物は折曲性に富むと一般的に考えられ、フレキシブル半導体素子に適用されてきたが、研究代表者は、有機薄膜でも、割れ易い材料があることを世界で初めて報告し、割れ難い材料に置換えたり、割れ易い材料と割れ難い材料の混合層で置換える素子構造を提案し、特許も出願済みである。
本研究では、(a) 発光あるいは動作させながら歪を加えて素子性能を測定する性能評価手法（装置、試験片形状、温度依存性）の確立、(b)ナノインデンターを用いた変形特性（応力-歪線図）の測定においてAFM法を用いた検証･高精度化を行うとともに、未着手であった塗布タイプの高分子系有機EL材料や有機トランジスターへの展開、を目指している。
これまでのところ、有機EL用の高分子薄膜を加熱しながら歪みを付与する装置を試作し、4種類の材料について割れ発生限界歪みの温度依存性について世界で始めて検討した。その結果、Alq3薄膜は54℃では常温よりも高い割れ発生限界歪みを示し、すなわち予想通りの割れ難い方向であったが、PVK、NPD、spiro-NPDの3種類の薄膜は、54℃のほうが常温よりも低い割れ発生限界歪み（すなわち割れ易い）を示した。また、割れの形態も常温での単線型から54℃では分岐型をとなったものもあり、これまでに報告がなく、また予想されなかった結果が得られている。
上記の結果は、有機EL素子などは使用中に発熱するため、高分子膜は軟化して、割れの観点からは割れ難くなるであろうとの予想であったが、逆に割れ易くなる材料があるということであり、今後は再現性の確認を行うとともに、塗布タイプの高分子系有機EL材料についての検討ならびにナノインデンターを用いた変形特性の検討を進めてゆく計画である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までの達成度は、(2)おおむね順調に進展している。
理由は、本研究では、(a) 発光あるいは動作させながら歪を加えて素子性能を測定する性能評価手法（装置、試験片形状、温度依存性）を確立する予定であり、高分子薄膜を加熱しながら歪みを付与する装置を試作し、4種類の材料について割れ発生限界歪みの温度依存性について世界で始めて検討するとともに、温度依存性が正の材料と負の材料の両者があるという新しい知見が得られたからである。
また、それらの研究結果については、平成28年6月の海外での国際会議ならびに国内での学会で発表予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の達成度のとおり、温度依存性については単層薄膜については世界で初めての新しい知見が得られたが、多層薄膜素子に関しては未着手であり、ナノインデンターを用いた変形特性の検討については試験片作製中である。スケジュール的には、少しずれるが単層薄膜の温度依存性に関しては重要な知見であり、もう少し掘り下げることと、その原因解明について高分子材料の専門家とディスカッションを進める予定である。
また、研究成果の発表に関しては、H28年度に国際会議で1件発表し、H29年度も1件発表予定であるが、学術的な解析・考察を充実させて、国際的な学術誌への投稿を目指す。
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| Causes of Carryover |
H27年度に未使用額があるが、試験装置試作と単膜の温度依存性測定実験に時間がかかったために、発光試験用の多層膜の手配やナノインデンターを用いた変形特性の検討については試験片作製中であるからである。また、複数の装置保有機関に予備試験片を送付して、測定誤差等に関して検討依頼を行い、ほぼ測定条件が固まった段階であるが、測定サンプルが、有機材料の薄膜であり、測定経験に乏しいため、これまでの作業は研究的要素が大きく、料金の支払いは測定条件が固まって、仕様欄に明確に記載できるようになってからの測定サンプルを対象としたいとの先方意向があり、これまでの試験的な測定に関しては費用が発生していない。しかしながら、ほぼ測定条件が固まったため、正式な試験片が作製でき次第、H27年度に計画していた費用をH28年度に支出することになる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ほぼ測定条件が固まったため、正式な試験片が作製でき次第、H27年度に計画していた費用をH28年度に支出することになる。
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