A novel scheme of structure reliability for polymer MEMS and stress sensing by mechanoluminescence

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K13651
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Nano/Microsystems
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Shoji Kamiya 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00204628)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 有機薄膜トランジスタ / フレキシブルデバイス / 曲げ試験 / 電気特性変動 / 電子顕微鏡 / その場観察 / 応力発光体

Outline of Final Research Achievements

The aim of the study is to evaluate the relationship between bending strain and IV characterization of organic thin film transistor on PEN film under bending load for mechanical reliability of flexible electronics device. When the organic transistor was bend toward the parallel and perpendicular to the channel, current value decreased in proportion to the bending strain. The breaking point is reached at 9.8% strain. We found that the two failure modes which are the crack propagation of semiconductor layer and leak current. We also demonstrated that the method of visualization of crack propagation and fracture point based on mechnoluminescence was effective for flexible device under mechanical loading.

Free Research Field

材料力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

曲げる電子ペーパーや折りたたみディスプレイのように柔軟性をもつ電子デバイスの実用化が期待される中、これら製品を安全に設計・運用するにはデバイスの機械的負荷に対する電気特性変動や故障に至る限界点の評価が重要であり、本研究では高分子フィルム上に製作した有機薄膜トランジスタの曲げ試験により素子の曲げひずみと電気特性劣化を評価し、さらに電子顕微鏡観察下で曲げ試験を実施することで曲げ負荷に伴う素子の損傷過程についても明らかにした。また機械的な負荷をうけるデバイスの破壊や損傷の可視化・検出方法として応力発光体が有効な手段であることを実験的に確認した。