Fabrication of visible-light-transparent flexible IoT sensors using oxide semiconductors

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本研究は、ワイドバンドギャップ酸化物半導体の特長を活かした、透明太陽電池から電力供給する透明IoTデバイスを試作し、「超安価な完全独立透明フレキシブルIoTセンサ」を実現するための要素技術研究と、フレキシブルデバイス固有の欠陥や長期間使用時の劣化など、半導体中の欠陥生成・抑制メカニズムの解明を並行して実施することを目的としている。本研究は、工学的に透明・フレキシブル・外部電源不要なデバイスを提案するとともに、理学的にフレキシブル酸化物半導体の欠陥物性を明らかにすることで、欠陥抑制・デバイス長寿命化に貢献するものであるが、2022年度は主として、透明なIoTデバイス用半導体素子のポリイミド基板上への作製とモノリシック化、およびNiOの半導体物性解明に関する研究を行った。これらの課題に対して、RFスパッタ・静電噴霧・およびスプレー熱分解法と、３種類の成膜方法で高品質な酸化物半導体薄膜を成膜でき、透明太陽電池や二酸化炭素センサーなどのデバイスを試作することができた。また、研究成果は４編の査読付き英文論文発表および11件の国内学会発表と、多くの機会で外部発信することができた。IoT社会実現のため、電源と各種センサ・ICがモノリシック化したデバイスの研究が盛んであるが、「電源まで含めてすべて透明・薄膜」というデバイスの提案は国内外ともに皆無である。今回提案するIoTデバイスの環境では、紫外線・高温・高湿度など厳しい環境であり、モノリシック化させ安定的に使用するためには、ワイドギャップ酸化物半導体で作製することが独創的かつ重要である。