研究課題
「単原子層ステップを持つ有機系ナノパターン基板の作製と新規ナノ構造の創製」と題した本研究では、250℃以上の高耐熱性を有するポリイミド樹脂シートなどの有機系ポリマー基板表面上に、1nm以下の単原子層レベル（約0.3nm）高さの周期的原子ステップ構造を加熱型押し成形（熱ナノインプリント）して、シリコン単結晶やサファイア単結晶並みの超平坦な有機基板を独自に作製し、その基板上での特異な有機や無機系材料、さらに金属のナノ構造構築と新規ま機能創製をめざしている。これまで量子機能電子デバイスやナノ構造を制御した光電子機能薄膜の構築には、単結晶基板が広く用いられてきたが、本研究で得られた原子ステップ型超平坦ポリマー基板は、本年度を含むこれまでの本研究での導電膜堆積やZnO-n型半導体薄膜/NiO-p型半導体薄膜からなるpn接合形成などの達成による研究成果から、今後の次世代超微細フレキシブル電子デバイス用構築にも有用であることが実証された。特に本年度では、約0.3nm高さの直線状原子ステップサファイア基板を鋳型として用い、ポリマーの軟化温度付近（100℃～300℃）で、数MPa程度の加圧を経てナノパターン転写を行った。その後、パルスレーザーアブレーション成膜により、原子ステップポリマー基板上に、ワイドギャップ半導体として有用なZnOの2次元超薄膜を堆積したところ、通常ポリマー基板上堆積の時よりも結晶性が向上し、電気伝導率も一桁以上向上した。また、熱ナノインプリントプロセスにより得られた原子レベル超平坦ポリマー基板上での金や炭素系のナノパターン構造の構築により、シリコンやサファイア基板などの無機系材料にはないフレキシブル有機ポリマーシートの柔軟性、化学修飾性などの特徴を活かした斬新なプラスチックエレクトロニクスを具現化する電子デバイス基板の創製の可能性が明らかにされた。
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Applied Surface Science
巻: 480 ページ: 956, 961
DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.01.189
Jpn. J. Appl. Phys.
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DOI: 10.7567/1347-4065/aaec11
http://www.yoshimoto.iem.titech.ac.jp/
