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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Fabrication of nano-patterned organic polymer substrates with atomic steps for creation of functional nanostructures

Research Project

Project/Area Number 16K13636
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

吉本 護  東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (20174998)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsナノインプリント / ポリマー基板 / 原子ステップ / ポリイミド / サファイアモールド / 金ナノ粒子 / ナノコンタクトプリント / 超平坦基板
Outline of Annual Research Achievements

「単原子層ステップを持つ有機系ナノパターン基板の作製と新規ナノ構造の創製」と題した本研究では、250℃以上の高耐熱性を有するポリイミド樹脂シートなどの有機系ポリマー基板表面上に、1nm以下の単原子層レベル(約0.3nm)高さの周期的原子ステップ構造を加熱型押し成形(熱ナノインプリント)して、シリコン単結晶やサファイア単結晶並みの超平坦な有機基板を独自に作製し、その基板上での特異な有機や無機系材料、さらに金属のナノ構造構築と新規ま機能創製をめざしている。
これまで量子機能電子デバイスやナノ構造を制御した光電子機能薄膜の構築には、単結晶基板が広く用いられてきたが、本研究で得られた原子ステップ型超平坦ポリマー基板は、本年度を含むこれまでの本研究での導電膜堆積やZnO-n型半導体薄膜/NiO-p型半導体薄膜からなるpn接合形成などの達成による研究成果から、今後の次世代超微細フレキシブル電子デバイス用構築にも有用であることが実証された。
特に本年度では、約0.3nm高さの直線状原子ステップサファイア基板を鋳型として用い、ポリマーの軟化温度付近(100℃~300℃)で、数MPa程度の加圧を経てナノパターン転写を行った。その後、パルスレーザーアブレーション成膜により、原子ステップポリマー基板上に、ワイドギャップ半導体として有用なZnOの2次元超薄膜を堆積したところ、通常ポリマー基板上堆積の時よりも結晶性が向上し、電気伝導率も一桁以上向上した。また、熱ナノインプリントプロセスにより得られた原子レベル超平坦ポリマー基板上での金や炭素系のナノパターン構造の構築により、シリコンやサファイア基板などの無機系材料にはないフレキシブル有機ポリマーシートの柔軟性、化学修飾性などの特徴を活かした斬新なプラスチックエレクトロニクスを具現化する電子デバイス基板の創製の可能性が明らかにされた。

  • Research Products

    (7 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Solid-phase epitaxy and pressure-induced topotaxy of the VO2 and V2O3 thin films on sapphire using annealing under uniaxial compression2019

    • Author(s)
      Akifumi Matsuda, Yasuhisa Nozawa, Satoru Kaneko, and Mamoru Yoshimoto
    • Journal Title

      Applied Surface Science

      Volume: 480 Pages: 956, 961

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.01.189

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Construction of a lattice constant in an epitaxial magnesium oxide film deposited on a silicon substrate2019

    • Author(s)
      Satoru Kaneko, Takashi Tokumasu, Yoshimi Nakamaru, Chiemi Kokubun, Kayoko Konda, Manabu Yasui, Masahito Kurouchi, Musa Can, Shalima Shawuti, Rieko Sudo, Tamio Endo, Shigeo Yasuhara, Akifumi Matsuda, and Mamoru Yoshimoto
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 58 Pages: SAAD06-1, -4

    • DOI

      DOI: 10.7567/1347-4065/aaec11

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 酸化物半導体薄膜の成長および特性に及ぼすポリマー基板表面における原子レベルパターンの影響2019

    • Author(s)
      大賀,岩佐,山田,金子,松田,吉本
    • Organizer
      第66回 応用物理学会(2019) 春季学術講演会
  • [Presentation] 周期的ナノパターン表面を有するポリマー基板上への酸化物半導体薄膜の作製と電気特性評価2018

    • Author(s)
      岩佐,大賀,土嶺,金子,松田,吉本
    • Organizer
      第79回 応用物理学会(2018) 秋季学術講演会
  • [Presentation] 0.3 nm高さの直線状原子ステップを有するPMMA及びポリイミドシートにおける光化学反応および成膜による表面特性の制御2018

    • Author(s)
      山田,岩佐,大賀,金子,松田,吉本
    • Organizer
      第79回 応用物理学会(2018) 秋季学術講演会
  • [Book] ナノインプリント技術ハンドブック2019

    • Author(s)
      応用物理学会ナノインプリント技術研究会(吉本護:分担執筆)
    • Total Pages
      700
    • Publisher
      株式会社 オーム社
  • [Remarks] 東京工業大学物質理工学院 吉本・松田研究室

    • URL

      http://www.yoshimoto.iem.titech.ac.jp/

URL: 

Published: 2019-12-27  

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