2022 Fiscal Year Research-status Report
New flexible electronics technology platform for wellbeing society
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22K18421
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
竹井 裕介 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究チーム長 (00513011)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 英俊 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (90625485)
岡本 有貴 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (40880753)
加納 伸也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (20734198)
ZYMELKA DANIEL 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (80828096)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Keywords | フレキシブルエレクトロニクス / グラフェン / レーザー / センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、フレキシブルエレクトロニクスが生活に浸透していない要因である、曲がらないデバイスよりも性能が悪い、曲げると壊れる、身に着けると違和感がある、という課題に対して、①「極薄Si半導体素子とフレキシブルエレクトロニクスの融合」、②「レーザー加工を利用した、金属を用いない配線・センサ・アクチュエータ形成技術」、③「Auxetic Structureによる伸張性と強度を両立したシート型フレキシブルデバイスの実現」の3つの研究課題により、真に世の中に普及する次世代のフレキシブルエレクトロニクスの基盤技術創成に挑む。
初年度となる2022年度は、①に関しては、SOI基板のデバイス層の上に厚さ4マイクロメートルのPZT薄膜を製膜し、ハンドリング層と絶縁層をエッチングすることで、全体の厚さが10マイクロメートルの圧電薄膜デバイスを作製し、その圧電薄膜デバイスをポリイミド基板上に転写することに成功した。②に関しては、ポリイミドがグラフェンに変性するためのレーザー照射条件の探索を行い、ポリイミド基板膜厚とレーザー加工条件の関係を明らかにするとともに、形成されたグラフェンの特性評価に取り組んだ。③に関しては、銀インクで配線を印刷形成したポリウレタン基板を、レーザー加工によりAuxetic Structure形状を試作した。Auxetic Structureは負のポアソン比を持つ機械的構造で、一方向に引っ張った場合、その鉛直方向に対しても伸張が起こる構造であり、皮膚に類似した変形が可能で、かつ隙間の多い構造のため通気性も確保されており、ウェアラブルデバイス基板に最適な構造である。今年度は試作したAuxetic Structure上に印刷形成した配線および表面実装用LEDを実装し、基板の伸縮状態のよらずLEDが点灯し続けることを確認した。
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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
本研究課題における基盤技術となる、ポリイミド基板へのレーザー照射によるグラフェン生成に関する検討がほぼ完了し、Auxetic Structure形状の基板の試作及び電子部品実装による効果の確認が順調に進展している。そのため、研究課題全体として順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降、ポリイミド基板上にグラフェン配線を生成し、さらにAuxetic Structure形状に加工することを目指す。また、本研究課題で確立する基盤技術の展開先の一つとして、応力センサや、気圧センサなどの設計、製作を進める。
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| Causes of Carryover |
当初、導入予定であった高分解能レーザー加工機に関して、昨今の社会情勢により価格が想定以上に高騰したため、予算内での購入が難しいと判断し、見送ることとした。その後の検討の結果、研究代表者が所属する機関の他の研究者が所有するレーザー加工機にて一部代用可能であることが分かったため、2022年度はその装置で代用することとした。繰り越した予算と2023年度分として請求した助成金を合わせて、改めてレーザー加工機の選定・購入を行う予定である。
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