2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of hydrogenated amorphous indium oxide-based transparent conductive oxide films with high mechanical flexibility
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22K04932
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
相川 慎也 工学院大学, 工学部, 准教授 (40637899)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | フレキシブル / 酸化物 / 透明導電膜 / アモルファス / 水素化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Internet of ThingsやInternet of Human推進に向けた社会的要請が高まる中，機械的柔軟性とともに優れた電気伝導および光学的透明性を併せ持つフレキシブル透明導電膜への期待が高まっている．しかしながら，従来材料ITOは易結晶化材料であるため，このような用途に対して適しているのか定かでない．
本研究では，独自に開発してきたアモルファス性の非常に高いB含有In2O3透明導電薄膜を用いる．これまでの研究結果から，ITOに匹敵する電気的・光学的特性が得られることがわかったが，フレキシブル透明導電膜として応用するために，依然として，以下2つの課題を残す：(1)B含有In2O3薄膜のキャリア密度向上，(2)フレキシブル薄膜測定装置の改良．
そこで，これらの解決のため，水素ドープによる成膜条件最適化，および薄膜の局所構造解析と構成元素含有量の定量評価を行うとともに，屈曲に伴う薄膜形態変化を明らかにし，さらなる機械的柔軟性の向上を目指す．
2022年度は，3種類の混合ガス中でのスパッタ成膜条件最適化と特性評価の比較を計画していたが，半導体チップ供給不足による研究装置の納期遅延のため，Ar/H2ガス中での最適化を進めた．また，次年度以降に予定していた柔軟性評価を先行して実施した．結果として，期待していた水素導入によるキャリア密度向上と，それに伴う抵抗率の減少は達成したものの，全く想定していなかった薄膜硬化が生じ，水素導入により柔軟性は低下することが新たな知見として得られた．
一方，遅れていた水蒸気導入機構のセットアップが年度内に完了したため，確立したAr/H2ガスでの最適成膜条件をもとに，薄膜作製と評価を進めている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請時には想定していなかった半導体チップ供給不足や原材料費の高騰，円高などにより研究の進展や備品導入などに影響が出ていたものの，研究計画が遂行可能な仕様を満たす代替物品を寄せ集めて購入し装置セットアップを行ったことで，2023年度からの研究計画に目処が立ち，概ね計画通りに実施できる見通しが立ったため．
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度の実施状況から，研究計画達成のためには，H2導入は電気特性を向上させるものの，柔軟性に対してはネガティブな結果になることがわかってきた．これは膜密度の向上によるものと考えられるが，現時点でエビデンスが得られていない．そのため2023年度はこれに関する知見を得ることも計画と並行して進める．
また，上記の膜密度は導入水素種に依存するのかなど，本研究課題の目的を達成するために解決すべき課題も明確になった．このため，セットアップが完了した水蒸気導入機構を用いて，H2O導入環境下で成膜された薄膜の電気特性および柔軟性を評価し，この問いへの答えを見出すことを目標の１つに据え，2023年度も計画に準じて研究を進めていく．
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| Causes of Carryover |
半導体チップ供給不足の影響により，当初予定していた位置決めセンサー対応コントローラーが導入できなくなった．そのため計画に大幅な遅れが生じないように，代替品の選定を鋭意検討した．当該研究計画を遂行可能な仕様を満たす物品を寄せ集めて装置構成を行ったこと，また近年の原材料費高騰や円高などもあいまってこれらに柔軟に対応した結果，交付申請書の内容を一部変更し，予算執行を進めた．そのため余剰が生じた．
この余剰分は次年度に繰越し，研究をより進展させるために効率的に使用する．
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