| 研究課題/領域番号 |
21K04203
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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21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
前元 利彦 大阪工業大学, 工学部, 教授 (80280072)
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| 研究分担者 |
和田 英男 大阪工業大学, 公私立大学の部局等, 教授 (90846320)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 酸化物半導体 / 酸化亜鉛 / エナジーハーベスティングデバイス / 整流回路 / フレキシブルダイオード / RF-DC変換 / フレキシブルデバイス / ワイドバンドギャップ / エナジーハーベスティング / レクテナ / 整流特性 / ワイドバンドギャップ酸化物半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、人体に安全な透明ワイドバンドギャップ酸化物半導体である酸化亜鉛（ZnO）に注目して、エナジーハーベスティングデバイスを実現するための薄膜成長技術ならびに加工技術の確立、フレキシブルダイオードを用いた整流回路の実現とアンテナ設計、RF-DC変換効率の評価と特性改善を行うことで、基礎科学分野の開拓と工学的応用を目指すものである。将来的には、電磁波を直流電流に整流変換するレクテナ（Rectifying Antenna）デバイスへ利用することで、無線LANのような微弱電波や微小マイクロ波エネルギーを高効率で電波から直流電流に常時変換できるエナジーハーベスティング回路への応用を目指す。
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| 研究成果の概要 |
異なる厚さのフレキシブル基板上に酸化亜鉛（ZnO）系薄膜を成長させ、10,000回の曲げ耐久試験を実施し、表面観察と結晶構造解析、2端子抵抗による電気特性評価を行った。基板厚さ50μmで酸化物積層構造を採用することにより、曲げ抵抗の変化がなく、薄膜の非晶質性が保持されることを確認した。ナノインデンテーションの結果、ZnO系薄膜はフレキシブル基板や酸化物バッファ層よりも弾性率と硬度が高く、さらに、酸化物多層構造はひずみを効果的に緩和し、曲げ耐性の向上に寄与することを明らかにした。酸化物積層構造の有効性が示され、酸化物半導体のフレキシブルエレクトロニクスへの応用が可能である可能性が示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は人体に安全な透明ワイドバンドギャップ酸化物半導体である酸化亜鉛（ZnO）に注目して、エナジーハーベスティングデバイスを実現するための薄膜成長技術ならびに加工技術の確立、フレキシブルダイオードを用いた整流回路の実現とアンテナ設計、RF-DC変換効率の評価と特性改善を行うことで、基礎科学分野の開拓と工学的応用を目指すものである。将来的には、電磁波を直流電流に整流変換するレクテナ（Rectifying Antenna）デバイスへ利用することで、無線LANのような微弱電波や微小マイクロ波エネルギーを高効率で電波から直流電流に常時変換できるエナジーハーベスティング回路への応用を目指す。
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