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2016 年度 実績報告書

透明フレキシブル赤外線センサの創出

研究課題

研究課題/領域番号 15K13817
研究機関神戸大学

研究代表者

石田 謙司  神戸大学, 工学研究科, 教授 (20303860)

研究分担者 三崎 雅裕  神戸大学, 自然科学系先端融合研究環重点研究部, 特命助教 (00462862) [辞退]
小柴 康子  神戸大学, 工学研究科, 助手 (70243326)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード焦電型赤外線センサー / 有機強誘電体
研究実績の概要

本研究の目的は、利用者の視覚情報を損なうことなく、人の存在や動きを検知する「透明有機赤外線センサー」を開発することである。透明な有機焦電体、透明電極、透明保護膜を積極活用することで可視光線領域で透明で、かつ赤外線領域にはセンサ動作する新規センサを試作し、その基本的なセンサ動作、感度を明らかにする。分子ダイポール制御、輻射赤外線によるセンサ出力など、センサ感度向上にむけた有機焦電体の構造制御、電極材最適化などを通じて、透明センサの構築と感度向上にむけた設計指針を得ることを目指している。
透明な有機焦電体としてはポリフッ化ビニリデン三フッ化エチレンランダム共重合体P(VDF/TrFE)を用いて、ITO透明電極でサンドイッチすることで透明センサ素子とした。作製した素子は可視光域において60~80%の透過率を示し、目視レベルで十分透明であった。また作製した素子に赤外線を入射した際、赤外線のON/OFFに伴う明瞭な焦電応答が観測され、透明性を有する焦電型赤外線センサの駆動を初めて確認した。センサ感度の波長依存性と感度向上に向けた設計指針を明らかとするため、光源から出射された輻射赤外線を分光器により単色化し、入射赤外線の波長に対する透明有機赤外線センサーの応答感度を評価した。その結果、センサ感度はセンサ構造内におけるファブリペロ干渉由来の赤外吸収曲線とほぼ一致することが明らかとなり、測定目的とする赤外線波長域においてセンサ感度を最大化するには、センサ構造(焦電体膜厚、電極膜厚など)の制御が有効であることが分かった。試作センサーの電圧感度は700V/W(@1Hz)以上を達成し、透明有機赤外線センサーの実用可能性を十分に示した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Ferroelectric and piezoelectric properties of poly(vinylidene fluoride trifluoroethylene) gels2017

    • 著者名/発表者名
      Miki Fukagawa, Yausko Koshiba, Masahiro Morimoto, and Kenji Ishida
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 04CL03-1,5

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.56.04CL03

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Polarity tuning of single-walled carbon nanotube by dipole field of ferroelectric polymer for thermoelectric conversion2016

    • 著者名/発表者名
      Shohei Horike, Masahiro Misaki, Yasuko Koshiba, Masahiro Morimoto, Takeshi Saito, and Kenji Ishida
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 9 ページ: 081301-1,4

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/APEX.9.081301

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 有機/無機多層構造を用いた焦電型赤外線センサの光吸収特性とセンサ特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      永吉竜治、小柴康子、森本勝大、石田謙司
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] Organic Pyroelectric Sencer Array for Human Motion Detection2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ishida, Yasukoi Koshiba, Masahiro Morimoto
    • 学会等名
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2016
    • 発表場所
      ACROS Fukuoka
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-07
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 有機強誘電体薄膜の圧電特性2016

    • 著者名/発表者名
      石田謙司
    • 学会等名
      第10回圧電MEMS研究会
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2016-06-20 – 2016-06-20
    • 招待講演
  • [学会発表] 電界印加成膜した有機強誘電体薄膜の巨大焦電応答特性2016

    • 著者名/発表者名
      酢谷陽平, 小谷哲浩, 金村崇,小柴康子, 森本勝大, 石田謙司
    • 学会等名
      第5回 JACI/GSCシンポジウム
    • 発表場所
      ANAクラウンプラザホテル神戸
    • 年月日
      2016-06-02 – 2016-06-03
  • [学会発表] 焦電・圧電性分子薄膜のナノ構造制御と有機センサ開発2016

    • 著者名/発表者名
      石田謙司
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2016-05-25 – 2016-05-27
    • 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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