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2014 年度 実績報告書

ナノカーボン材料に基づく熱可塑性電子デバイスの創製

研究課題

研究課題/領域番号 24681030
研究機関名古屋大学

研究代表者

大野 雄高  名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (10324451)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワードカーボンナノチューブ / フレキシブルエレクトロニクス / バイオセンサ
研究実績の概要

本年度はCNTへの電界集中効果を利用したOLEDの低電圧動作の実証と、あたらにフレキシブルバイオセンサの創出に取り組み、以下の成果を得た。
・CNTへの電界集中効果を利用したOLEDの低電圧動作の実証
浮遊触媒CVD法によりフィルタ上に成膜したCNTを基板に転写することにより、ネットワーク状のCNT透明電極を形成した。これをアノード電極として、OLEDを作製し、発光を評価した。従来の透明導電膜であるITOと比較して、低電圧でCNT周囲に強い発光を得ることに成功し、当初の目論見を実証した。一方で、CNT薄膜転写プロセス由来のパーティクルにより、リーク電流が生ずることが多く、OLED層の薄層化が困難であり、動作電圧を十分に低減できなかった。今後はパーティクルの除去プロセスを検討し、超低電圧動作を目指す。
・フレキシブルバイオセンサの創出
CNTは広い電位窓をもち、また耐汚染性に優れており、電気化学センサとしても応用が期待されている。一方で、センサ応用の場合、CNTの表面の清浄性が感度や均一性に関わってくるが、従来の溶液法等で作製されたCNTバイオセンサはプロセス由来の表面汚染により、期待される性能と均一性が得られていなかった。本研究では、浮遊触媒CVD法に基づく乾式転写法によりCNT薄膜を形成するとともに、プロセス中に保護膜を形成することにより、清浄なCNTの素子化を実現した。その結果、きわめて均一で、かつ市販のセンサと比較しても安定性に優れたCNT電気化学センサを実現した。さらに、ドーパミンの高感度検出(10 nM)にも成功した。今後は実用化を目指し、印刷プロセスと組み合わせながら、極限的に安価で高性能な電気化学センサを作製する技術を確立する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

加熱成形可能な電子デバイスはすでに実現し、Nature Communication誌に論文が掲載された。また、OLEDの低電圧駆動にも見通しを得た。当初計画はすでにほぼ完了している。新たに、当初計画にはないが、ウェアラブルなバイオセンサシステムの構築を目指して、フレキシブルバイオセンサの創出にも取り組み、成果が出始めている。従って、本研究は当初計画以上に進展している。

今後の研究の推進方策

今後は本研究で蓄積したフレキシブル電子回路技術と、新たに取り組んでいるフレキシブルバイオセンサ技術と融合し、ウェアラブルなヘルスケア・医療デバイスの実現に向けたフレキシブル集積システムを構築することを目指す。特に、生体との親和性を重視するため、生体反応の生じない極薄フィルム上への素子集積技術の確立を進める。

次年度使用額が生じた理由

予定より物品費の節約が可能であったため。

次年度使用額の使用計画

新たに開始したバイオセンサの研究に必要な実験器具の購入に用いる。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 12件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Printed, short-channel, top-gate carbon nanotube thin-film transistors on flexible plastic film2015

    • 著者名/発表者名
      M. Maeda, J. Hirotani, R. Matsui, K. Higuchi, S. Kishimoto, T. Tomura, M. Takesue, K. Hata, and Y. Ohno
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Exp.

      巻: 8 ページ: 045102

    • DOI

      10.7567/APEX.8.04510

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Considerably improved photovoltaic performance of ​carbon nanotube-based solar cells using metal oxide layers2015

    • 著者名/発表者名
      F. Wang, D. Kozawa, Y. Miyauchi, K. Hiraoka, S. Mouri, Y. Ohno, and K. Matsuda
    • 雑誌名

      Nature Commn.

      巻: 6 ページ: 6305

    • DOI

      10.1038/ncomms7305

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 透明で柔軟なオールカーボン電子デバイス2015

    • 著者名/発表者名
      大野雄高
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 84 ページ: 142-145

    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-Step Sub-10 um Patterning of Carbon-Nanotube Thin Films for Transparent Conductor Applications2014

    • 著者名/発表者名
      N. Fukaya, D. Y. Kim, S. Kishimoto, S. Noda, and Y. Ohno
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 8 ページ: 3285-3293

    • DOI

      10.1021/nn4041975

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] True Nanoの世界:カーボンナノチューブ:特異な物性を活かした電子デバイス2014

    • 著者名/発表者名
      大野雄高
    • 雑誌名

      パリティ

      巻: 29 ページ: 18-21

    • 査読あり
  • [学会発表] カーボンナノチューブ薄膜によるフレキシブルエレクトロニクス2015

    • 著者名/発表者名
      大野雄高
    • 学会等名
      附置研究所間アライアンスG1分科会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-03-05
    • 招待講演
  • [学会発表] カーボンナノチューブ薄膜のウェアラブルセンサーデバイス応用2015

    • 著者名/発表者名
      大野雄高
    • 学会等名
      環境調和セラミックス材料研究会
    • 発表場所
      名古屋工業大学、名古屋
    • 年月日
      2015-01-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Carbon nanotube thin films for transparent and flexible electronics2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno
    • 学会等名
      US JSPS Alumni Association 5th Multidisciplinary Science Forum
    • 発表場所
      Gainesville, USA
    • 年月日
      2014-11-07
    • 招待講演
  • [学会発表] Electronic/optoelectronic device applications of carbon nanotube thin films2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno
    • 学会等名
      5th A3 Symposium of Emerging Materials
    • 発表場所
      Tianjin, China
    • 年月日
      2014-10-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Carbon nanotube thin films for transparent and flexible electronics2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno
    • 学会等名
      1st Annual Bis-Ocean Carbon Nanotube International Workshop
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-09-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Carbon nanotube thin-film devices for transparent and flexible electronics2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno
    • 学会等名
      Japan-Korea Joint Symposium on Semiconductor Physics and Technology – Nano-carbon materials including graphene –
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-09-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Flexible electronics applications of carbon nanotube thin films2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno
    • 学会等名
      The Fourth International Workshop on Nanocarbon Photonics and Optoelectronics
    • 発表場所
      Polvijarvi, Finland
    • 年月日
      2014-08-01
    • 招待講演
  • [学会発表] Flexible electronics applications of carbon nanotube thin films2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno
    • 学会等名
      The 6th IEEE International Nanoelectronics Conference
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-07-28
    • 招待講演
  • [学会発表] カーボンナノチューブ薄膜の形成とデバイス応用2014

    • 著者名/発表者名
      大野雄高
    • 学会等名
      第6回窒化物半導体研究会
    • 発表場所
      名城大学、名古屋
    • 年月日
      2014-07-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Flexible electronics applications of carbon nanotube thin films2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno
    • 学会等名
      CARBON2014
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2014-06-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Flexible electronics applications of carbon nanotube thin films2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno
    • 学会等名
      The Fifteenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      2014-06-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Flexible electronics applications of carbon nanotube thin films2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno
    • 学会等名
      The 41st International Symposium on Compound Semiconductor
    • 発表場所
      Montpellier, France
    • 年月日
      2014-05-11
    • 招待講演
  • [備考] 大野研究室

    • URL

      http://qed63.qd.nuqe.nagoya-u.ac.jp/public-j/

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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