2018 Fiscal Year Research-status Report
フレキシブル有機半導体素子の座屈剥離損傷防止技術および評価・設計手法の確立
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18K03901
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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, 総合理工学科, 教授 (70563865)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 有機EL / 設計工学 / 薄膜 / 剥離 / 座屈 / 密着力 / 屈曲性 / 損傷 |
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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、イノベーションにより生活様式を変革させる可能性を有する。
本研究では、産業界で問題となっているフレキシブル有機半導体素子の剥離損傷（バックリング）防止技術および評価・設計手法の確立を目指し、フレキシブル基板上の有機半導体素子が圧縮歪を受ける時の、(1)剥離損傷（バックリング）の評価手法の確立、(2) 剥離損傷に及ぼす有機材料、密着力の影響の検討ならびに防止手法の提案、(3)力学モデル解析による圧縮曲げ変形時の剥離メカニズムの解明と力学設計手法の構築を行う。
「(1)剥離損傷（バックリング）の評価手法の確立」については、計画どおり、実験装置、条件、現象把握が出来たため、剥離損傷（バックリング）の評価手法はほぼ確立できたと考えられる。「(2) 剥離損傷に及ぼす有機材料、密着力の影響の検討ならびに防止手法の提案」については、密着性測定装置の設計・製作を実施中である。「(3)力学モデル解析による圧縮曲げ変形時の剥離メカニズムの解明と力学設計手法の構築」については、材料力学的な簡易解析によってメカニズムが理論的に説明できる見通しが得られており、今後は，2次元モデルと具体的な材料の組み合わせを用いて詳細を検討する計画である。
なお、上記(1)および(3)の一部については、「実験力学に関する国際シンポジウム（ISEM2019，於：高雄/台湾）」および「欧州表面科学会議（ECOSS2019，於：オーフス/デンマーク）で口頭発表済みであり，前者に関する論文（査読有り）は日本実験力学会の英文誌（2019年8月）への掲載が確定している。
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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
これまでに、屈曲性試験機を設計・試作し、厚さ0.1mmのPET基板上に製膜した電極用のAlおよびAg合金薄膜を用いて基本的な屈曲試験を行い、座屈剥離の生じる条件を把握した。その結果、材料力学的な簡易解析によって、座屈剥離数におよぼす皮膜の厚さ、皮膜材質の影響が理論的に説明できる見通しを得た。また、圧縮曲げひずみの増大とともに座屈剥離数が増加しピーク値を示した後、減少し、逆に座屈剥離の間隔は増大する現象を実験により見出した。以上より、「(1)剥離損傷（バックリング）の評価手法の確立」については、計画どおり、実験装置、条件、現象把握が出来たため、剥離損傷（バックリング）の評価手法はほぼ確立できたと考えられる。
「(2) 剥離損傷に及ぼす有機材料、密着力の影響の検討ならびに防止手法の提案」については、密着性測定装置の設計・製作を実施中である。
「(3)力学モデル解析による圧縮曲げ変形時の剥離メカニズムの解明と力学設計手法の構築」については、材料力学的な簡易解析によってメカニズムが理論的に説明できる見通しが得られており、今後は，2次元モデルと具体的な材料の組み合わせを用いて詳細を検討する計画である。
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| Strategy for Future Research Activity |
密着性測定装置の設計・製作を実施中で、今年度は試験法、条件の確立と、密着力に及ぼす界面インサート材の影響を検討する。並行して、座屈剥離に及ぼす界面インサート材、金属層厚さ、金属層材質の影響を定量化し、密着力との、各々の試験法の力学的な相関を整理する。さらに、取得した実験データと一連の解析結果の整合性を考察し、力学設計手法を構築するための基礎固めを行う。以上を総合して、主として、界面インサート材、金属層厚さ、金属層材質の適正化による剥離の防止手法の提案を行う。さらに、力学モデル解析による圧縮曲げ変形時の剥離メカニズムの解明と力学設計手法の構築を行う。
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| Causes of Carryover |
(理由）
H30年度に未使用額があるが、屈曲試験装置については設計し製作済みであるものの、密着力測定装置については、現在設計中で未だ発注していないことと、密着力測定に用いる試験片は発注済みではあるが、未だ納入されていないため収支簿に現われていないためである。
(使用計画）
本研究においては、有機半導体素子を製作する装置、評価装置などの数千万円以上する装置が必要であるが、研究代表者が所属する津山高専ではそれらの装置を保有していない。したがって、これまでと同様に、試験片は試験片製作を専門のベンチャー企業（ベンチャー企業に対する助成金で導入された装置を活用）に発注するとともに、合理的な簡易試験装置を津山高専で設計し、加工業者に部品で発注することによって、最小限の研究費用で最大の研究成果が出せるように努める計画である。
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