2023 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of visible-light-transparent flexible IoT sensors using oxide semiconductors
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21K04696
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
杉山 睦 東京理科大学, 創域理工学部電気電子情報工学科, 教授 (40385521)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | NiO / 透明半導体 / フレキシブルデバイス / 酸化物半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ワイドバンドギャップ酸化物半導体の特長を活かした、透明太陽電池から電力供給する透明IoTデバイスを試作し、「超安価な完全独立透明フレキシブルIoTセンサ」を実現するための要素技術研究と、フレキシブルデバイス固有の欠陥や長期間使用時の劣化など、半導体中の欠陥生成・抑制メカニズムの解明を並行して実施することを目的としている。本研究は、工学的に透明・フレキシブル・外部電源不要なデバイスを提案するとともに、理学的にフレキシブル酸化物半導体の欠陥物性を明らかにすることで、欠陥抑制・デバイス長寿命化に貢献するものであるが、2023年度は主として、スプレー熱分解法を用いた透明な太陽電池の安価な作製法の提案と、フレキシブル透明太陽電池やCO2センサ劣化メカニズムの解明と高性能化、および各種酸化物半導体の半導体物性解明に関する研究を行った。これらの課題に対して、RFスパッタ・スプレー熱分解法と、２種類の成膜方法で高品質なNiO薄膜を堆積でき、透明太陽電池や二酸化炭素センサーなどを試作することができたなど、IoTデバイス実現のために多くの研究成果を得ることができ、６編の査読付き英文論文発表、１件の国際学会招待講演発表、12件の国内学会発表と、多くの成果を外部発信することができた。IoT社会実現のため、電源と各種センサ・ICがモノリシック化したデバイスの研究が盛んであるが、「電源まで含めてすべて透明・薄膜」というデバイスの提案は国内外ともに皆無である。今回提案するIoTデバイスの環境では、紫外線・高温・高湿度など厳しい環境であり、モノリシック化させ安定的に使用するためには、ワイドギャップ酸化物半導体で作製することが独創的かつ重要である。
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