2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a flexible pressure sensor using an organic field-effect transistor
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18K14110
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
但木 大介 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (30794226)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 圧力センサ / 有機トランジスタ / 圧電性高分子 / ポリフッ化ビニリデン / 溶液プロセス / 分極処理 / 表面修飾 / 圧力マッピング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、有機電界効果トランジスタ（OFET）層と、圧電性高分子であるポリフッ化ビニリデン（PVDF）層とが一体となった、新規フレキシブル圧力センシングデバイスの開発を行うものである。初年度では、まず当該デバイスの圧力検知を担うPVDF圧力センサの作製法の確立と特性の最適化に注力した。その結果、下地金属電極表面に化学修飾を施すことにより、直上に形成されるPVDF膜中の分極を制御するための新規ポーリング（分極処理）法を見出し、センサの出力特性を顕著に向上させることに成功した。
最終年度では、前年度で得られた知見を踏まえた上で、当該デバイスの開発研究を遂行した。作製工程を進める中で、PVDF層とOFET層とを隔てるための酸化絶縁膜（SiO2膜）が十分に成膜できない問題に直面したことから、研究代表者らが現有する電子ビーム蒸着装置を新たに稼動させ、最適な成膜条件を探索した結果、十分な厚さのSiO2膜を再現よく形成できるようになった。しかしながら、直後の金属蒸着工程によって、本酸化膜が容易に絶縁破壊することが判明したため、当初計画に基づく作製工程では、当該デバイス開発における最終段階への到達は困難であるとの結論に至った。このため、OFET層は含まないものの、本研究課題の実施項目の一つであった、単体のPVDFセンサが平面上に多数個配置された構造を有する二次元マッピングデバイスの開発に注力したところ、縦・横方向に各々約200μmの分解能で、圧力検出位置を差別化することに成功した。
以上により、研究実施期間を通じて、当初計画の全てを完了するまでには至らなかったものの、当該デバイス開発のために克服すべき課題が明確になるとともに、PVDFセンサ単体としての特性の最適化や同センサの二次元平面上への集積化といった、当該デバイスの実用化のために必要不可欠となる複数の基盤技術を確立することに成功した。
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