| 研究課題/領域番号 |
20K05317
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
吉田 麗娜 (孫麗娜) 山形大学, 有機エレクトロニクスイノベーションセンター, 研究員 (30813555)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | Photochemical conversion / gas barrier / solution process / VUV irradiation / Polydimethylsiloxane / perhydropolysilazane / metal oxide / thin film encapsulation / solution processing / SiN layer / WVTR / polymeric precursor / high gas barrier / thin film devices / amorphous TiOx films / Titanium(IV) alkoxides / Titanocene Dichloride / water vapor treatment / photochemical conversion / polydimethylsiloxane / metal oxide thin films / low temperature / VUV光照射 / 低温溶液プロセス / 塗布製膜 / 薄膜封止層 / ゲルコンバージョン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
軽く柔軟で、R2R製造による大幅な低コスト化が可能なフィルムデバイスを実用するための、高性能薄膜封止(Thin Film Encapsulation = TFE) の低温高速溶液プロセスとして、Vacuum Ultra Violet (VUV)光ゲルコンバージョン法を開発する。溶液中の有機金属原料の重合度、塗布条件制御によって前駆体ゲル膜を得、種々のセラミクス緻密連続薄膜に変換する手法を確立、さらに界面密着、VUV光照射条件による傾斜構造導入、柔軟な有機ポリマーとの交互積層による応力緩和で、多層TFEを有機デバイス上に直接形成し、その耐久性を実証する。
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| 研究成果の概要 |
室温で窒素雰囲気中に真空紫外線（VUV）を照射することで、ペルヒドロポリシラザン（PHPS）由来のSiNy層を用いて超高性能なガスバリア性薄膜を開発した。VUVの光線量とともにSi-Nネットワークの形成と原子の再配置により、膜内の自由体積が減少し、SiNy層の密度が増加したことが分かった。しかし、VUV照射量と膜厚が増加するにつれて、体積収縮による内部応力により、クラックが拡大しはじめ、最終的にはバリア性能が低下した。膜厚とVUV線量を最適化し、実用レベルの耐久性を実現でき、水蒸気透過率（WVTR）の値は4.8 × 10－5 g m－2 d－1で達成された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これらの研究成果には、国内外の論文や学会で発表され、2020年の薄膜材料デバイス研究会、2021年の第59回高分子と水に関する討論会（高分子学会）、2022年の第83回応用物理学会秋季学術講演会、国際会議IDW（The 29th International Display Workshops）では、奨励賞を受賞する等の高い評価を得た。この研究成果は、印刷で作った薄膜のバリアとしては世界最高性能であり、長期的にはエレクトロニクスデバイスのみならず、食品や医療などの包装分野でも応用が期待される。
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