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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Creation of flexible and ultra-sensitive micro-strain sensor that enables pulse wave measurement

Research Project

Project/Area Number 20K21086
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

神吉 輝夫  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (40448014)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2022-03-31
Keywordsひずみセンサー / フレキシブル / 二酸化バナジウム / 金属-絶縁体相転移
Outline of Annual Research Achievements

遷移金属酸化物は、軌道・電子・スピンが強く相関し超伝導、金属-絶縁体相転移、超巨大磁気抵抗効果など多彩な物性を発現する魅力的な物質である。酸化物結晶に歪を加えると原子間距離が変わり、電子軌道間の重なり状態変化と強い電子間相互作用が相俟って巨大な抵抗変調を引き起こすため、ひずみ効果は強相関電子系材料の物性解明に良く用いられる手法であり、長年世界中で活発に研究され続けている。本研究では、従来手法とは全く異なるフレキシブルシート上の単結晶酸化物薄膜転写技術を活かして、高次歪制御による巨大抵抗のダイナミック変調デモンストレーション、その機構解明、及びマイクロストレインゲージとしての応用展開までを視野に入れ研究を行う。酸化物ストレインエンジニアリングの学理構築の一助を担い、広範な応用展開を促すことが目的である。
2021年度での研究実績では、
(1)フレキシブル膜であるポリイミド上に直接VO2を作製する手法を構築することに成功し、従来の工程を大幅に減少させることができた。この手法は、歩留まりが良く再現性も高いため、新たな強相関電子系材料のフレキシブルデバイスを簡便に創出できる手法でもある。酸化物ストレインエンジニアリングを遂行する上での新たな作製法の礎を築くことができた。この手法は、歩留まりが良く再現性も高いため、強相関電子系材料のフレキシブルデバイス作製道を切り開くのに有用であると考える。
(2)(1)での作製手法のもと、マイクロストレインゲージの形状工夫を行い、ひずみ量による抵抗変化率を確認したが、多結晶のため巨大歪み効果を生み出すまでではなかったが、現在使われているストレインゲージよりも高いゲージ率を示すことから社会実装する上でも大きな成果といえる。
(3)(1)は汎用性の高い手法であると考えられ、今後も社会実装を目指した脈波計測ストレインゲージの研究を行う予定である。

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Published: 2022-12-28  

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