| 研究課題/領域番号 |
20K05353
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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30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
中島 智彦 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, 上級主任研究員 (50435749)
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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: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | レーザー工学 / セラミックス膜 / フレキシブル材料 / ウェアラブルデバイス / センサ膜 / 光結晶成長 / 配向制御 / 酸化物材料 / レーザープロセス / 酸化物結晶化 / 光結晶化 / フレキシブルセンサ / サーミスタ / 低温成膜 / スピネル酸化物 / ペロブスカイト酸化物 / 低温製膜 / 生体センサ / 酸化物薄膜 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では光結晶化の基礎過程分析(A),それに基づくフレキシブルセンサ作製(B)を行う。
【A.酸化物光結晶化の時間スケール理解と酸化物超精密結晶成長制御の実現】
結晶成長を開始させる照射光強度の定量的評価と過渡吸収分光法によるパルス光照射時の前駆体膜励起電子の挙動観察と過渡物性測定による光結晶化の時間変化観察に基づく結晶成長効率を最大化する製膜条件を見出す。
【B.光結晶化を用いた生体センシング用フレキシブル酸化物薄膜センサの創製】
フィルム厚10μm以下の極めて高い柔軟性を有する有機基材上へ薄膜・微細酸化物センサを製膜し、未病対策に用いることの出来る酸化物フレキシブル生体センサの実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
光結晶化を用いた生体センシング用フレキシブル酸化物は薄膜センサの創製に関し、紫外パルスレーザー光照射時の膜物性の過渡現象計測を行い、結晶成長の時間変化に対する知見を得た。この現象理解により複数のパルス幅を有する光源や連続光との併用など種々の光アシスト効果が光結晶成長に対して有効であることを見出した。これらの知見を活かし、光照射条件の最適化や中間層形成によるパルス光照射時の膜物性制御を行って、樹脂基材上でのセラミックス配向成長や5μm厚の極薄樹脂基材や15μm径の極細樹脂ワイヤー素材上へセラミックスセンサ形成を実現し新たな生体センサデバイス構築に繋がる重要な知見を得ることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
セラミックスの高い機能をどのような基材の上にも付与可能なプロセス開発は次世代デバイス開発にとって非常に重要なキーテクノロジーとなる。セラミックスの低温成膜にいおいて光利用は極めて有望な解の一つであると認識されている。本研究で得られた光照射時の結晶成長に対する理解をベースとして、光エネルギーの前駆体薄膜への緻密な投入と高度結晶化の両立が可能となると同時に新たな次世代生体モニタリングセンサ実現へ向けた指針が得られた。本研究成果は光結晶化即ち無機固体の高速結晶成長の肝を解き明かす学術的価値の創出とフィジカルウェルビーイングという社会課題達成の一助となる技術に育つものと期待される。
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