2022 年度研究成果報告書

原子ステップ型超平坦ポリマー基板上でのナノ構造構築とフレキシブル量子機能素子創製

研究課題

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研究課題/領域番号	18K18995
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関	東京工業大学
研究代表者	吉本護東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (20174998)
研究期間 (年度)	2018-06-29 – 2023-03-31
キーワード	原子レベルナノインプリント / ワイドギャップ半導体 / 超平坦ポリマー基板 / 導電性有機薄膜 / 酸化物薄膜 / ポリイミド / 原子ステップ構造 / フレキシブル電子素子
研究成果の概要	原子レベル熱ナノインプリント法により、ポリイミドなどのポリマー基板表面をナノ周期型超平坦表面にした後、ZnOやGa2O3などのワイドギャップ酸化物や導電性ポリマー膜を堆積して新規なフレキシブル電子素子創製のための基盤要素技術の確立をめざした。約0.3nm高さの原子ステップ超平坦サファイアモールドを用いたポリマー基板転写に成功した。超平坦ポリマー上でのPLD室温成膜により、高性能超平坦ZnO薄膜の堆積や非晶質アルミナ／配向ZnO緩衝層付きのポリマー上でのレーザーアニールによる配向性βーGa2O3結晶膜の室温合成に成功した。またポリマー上の原子ステップ型超平坦導電性有機薄膜の作製に成功した。
自由記述の分野	薄膜電子材料工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	従来の量子機能電子素子やナノ構造を制御した光電子機能薄膜の構築にはシリコンなどの無機系基板が広く用いられてきたが、本成果により、独自に作製された原子ステップ型超平坦ポリマー基板は、次世代超機能フレキシブル電子デバイス薄膜の堆積用基板として極めて有望であることが実証された。また、高分子科学の観点からみて注目すべきは、高分子材料のようにミクロンオーダーの巨大分子鎖が複雑に絡み合う表面においても、モノマー分子サイズ(約0.5 nm)よりも小さな原子スケール(約0.3nm)の段差パターンが転写されたことである。