Development of transparent diodes using oxide semiconductors and these applications to energy harvesting circuits

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K06327
• 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: Osaka Institute of Technology
• Principal Investigator: MAEMOTO TOSHIHIKO 大阪工業大学, 工学部, 教授 (80280072)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉村 勉 大阪工業大学, 工学部, 教授 (00460767)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 酸化物半導体 / 透明ダイオード / レクテナ / エナジーハーベスティング

Outline of Final Research Achievements

We developed a fabrication process of zinc oxide thin film transistor using cyclo-olefin polymer as a flexible substrate, and elucidated the mechanism of bending resistance test and property deterioration. In the repeated bending resistance test, the TFT operated stably even with 100 times of repetition with a radius of curvature of 5 mm, and it was clarified that the oxide material has flexibility comparable to that of the organic material. On the other hand, an oxide diode having a MIS structure was developed, and a maximum current value of 7.0 mA/mm, a rectification ratio of four digits or more was obtained. In addition, using a flexible TFT fabrication process, we succeeded in fabricating a flexible oxide diode with almost no decrease in rectification ratio compared to a flat state for a bend of 15 mm in curvature.

Free Research Field

電子デバイス工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、酸化物ワイドバンドギャップ半導体でかつ透明な酸化亜鉛を用いて完全透明なプレーナ型の酸化物ダイオードを開発することを目的として研究を行った。さらに応用展開として、マイクロ波を直流電流に整流変換するアンテナであるレクテナへ利用することで、微弱電波やマイクロ波エネルギーを高効率で電流に常時変換できるエナジーハーベスティング回路への応用を目指した。酸化物デバイスが有機材料並みの柔軟性を有することを明らかにし、柔らかいフィルム素材の上に酸化物半導体を形成する技術は、ウエラブルセンサなど人間の生体情報を計測する技術への応用も期待できる。