Development of a harmless flexible diode to humans using by oxide semiconductors and application of rectenna circuits

氧化物半导体对人体无害的柔性二极管的开发及整流天线电路的应用

• 批准号: 21K04203
• 负责人: 前元 利彦
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04203/
• 关键词: フレキシブルデバイス; フレキシブルダイオード; 酸化物半導体; ワイドバンドギャップ; 酸化亜鉛; エナジーハーベスティング; レクテナ; 整流特性; ワイドバンドギャップ酸化物半導体

本研究は人体に安全な透明ワイドバンドギャップ酸化物半導体である酸化亜鉛（ZnO）に注目して、エナジーハーベスティングデバイスを実現するための薄膜成長技術ならびに加工技術の確立、フレキシブルダイオードを用いた整流回路の実現、RF-DC変換効率の評価と特性改善を行うことで、基礎科学分野の開拓と工学的応用を目指すものである。将来的には、電磁波を直流電流に整流変換するレクテナデバイスへ利用することで、無線LANのような微弱電波や微小マイクロ波エネルギーを高効率で電波から直流電流に常時変換できるエナジーハーベスティング回路への応用を目指す。2022年度は酸化物薄膜となるZnOおよびAl添加ZnOの極薄プラスチック基板への形成とともに成膜条件の最適化を進め、特性の向上を図った。特に構造最適化およびオーミック電極形成のプロセス検討に注力し、コンタクト抵抗やシート抵抗などの電気特性を改善できることが分かった。レクテナデバイス開発に向け、酸化物積層構造の有用性についても新しい知見が得られており、2023年度にも引き続き実験を進めていく。また、アモルファス性の高いZnO薄膜を直接フレキシブル基板に形成することに成功し、ZnOが有機/無機ハイブリッドレクテナへ展開できることを明らかにした。酸化インジウムについても研究を進めており、150℃以下での形成が可能となっており、今後フレキシブルダイオードへ展開していく。

This research focuses on zinc oxide (ZnO), a transparent wide bandgap oxide semiconductor that is safe for the human body, and aims to develop basic science fields and engineering applications by establishing thin film growth and processing technologies to realize energy harvesting devices, realizing rectifier circuits using flexible diodes, and evaluating RF-DC conversion efficiency and improving characteristics.将来，通过在整流设备中使用电磁波，将电磁波纠正并将电磁波转化为直流电流，我们旨在将它们应用于能量收集电路，这些电路可以将无线电波和小的微波能量（例如在无线电波中高效率上的无线兰斯）转换为直接电流。在2022财年，在超薄塑料底物上形成了氧化物薄膜和ZnO的ZnO，并优化了膜形成条件以改善特性。已经发现，该公司可以通过重点关注结构优化和欧姆电极形成的过程来改善电阻和板电阻。 New knowledge has also been gained in terms of the usefulness of oxide laminated structures in preparation for the development of rectenna devices, and we will continue to carry out experiments in fiscal 2023. Furthermore, it was successful in directly forming a highly amorphous ZnO thin film on a flexible substrate, revealing that ZnO can be deployed to organic/inorganic hybrid rectennas.我们还正在对氧化酰化酰化的研究进行研究，并且可以在150°C以下的温度下形成它，并将在将来扩展为柔性二极管。

项目成果

Low-Temperature Formation of Indium Oxide Thin-Film using Excimer Light by Solution Process and Characterization of Thin-Film Transistor Characteristics

利用准分子光溶液法低温形成氧化铟薄膜并表征薄膜晶体管特性

• DOI: 10.1380/vss.65.139
• 发表时间: 2022
• 期刊: Vacuum and Surface Science
• 作者: OURA Kazuyori;WADA Hideo;KOYAMA Masatoshi;MAEMOTO Toshihiko;SASA Shigehiko;TAKEZOE Noritaka;SHIMIZU Akihiro;ITO Hiroyasu
• 通讯作者: ITO Hiroyasu

COP基板上に形成した酸化亜鉛系薄膜の繰り返し曲げ耐久性評価

COP基板上形成的氧化锌薄膜的反复弯曲耐久性评价

• 发表时间: 2021
• 作者: 大浦 紀頼;和田 英男;小山 政俊;前元 利彦;佐々 誠彦
• 通讯作者: 佐々 誠彦

Durability Evaluation of Multilayer Oxide Thin-Films Formed on Cyclo-Olefin Polymer Substrate by Repeated Bending Tests

通过反复弯曲试验评价环烯烃聚合物基底上形成的多层氧化物薄膜的耐久性

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuyori Oura;Hideo Wada;Masatoshi Koyama;Yoshiyuki Harada;Toshihiko Maemoto;Shigehiko Sasa
• 通讯作者: Shigehiko Sasa

Improved electrical performance of solution-processed zinc oxide-based thin-film transistors with bilayer structures

• DOI: 10.1080/15980316.2021.2011443
• 发表时间: 2021-12
• 期刊: Journal of Information Display
• 影响因子: 3.7
• 作者: Kazuyori Oura;H. Wada;Masatoshi Koyama;T. Maemoto;S. Sasa

Repeated bending durability evaluation of ZnO and Al-doped ZnO thin films grown on cyclo-olefin polymer for flexible oxide device applications

用于柔性氧化物器件应用的环烯烃聚合物上生长的 ZnO 和 Al 掺杂 ZnO 薄膜的重复弯曲耐久性评估

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac9024
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Kazuyori Oura;Toshihiro Kumatani;Hideo Wada;Masatoshi Koyama;Toshihiko Maemoto;Shigehiko Sasa
• 通讯作者: Shigehiko Sasa