ナノ集積体を用いたフレキシブルデバイスへの応用

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本研究では、カーボンナノチューブ(CNT)用い、真空や高温プロセスを必要とせず、省資源、省エネで、かつ室温で成膜できるウェットプロセスによる透明導電フィルムの作製を行った。さらに、フレキシブルデバイスへの展開を念頭に入れたPETやPENのようなポリマー基材上に作製したフレキシブル透明導電フィルムにおいて、ポリマー基材にダメージを与えない室温での焼成法を用いる。近年注目されている光焼成法はキセノンパルスランプなどを用い数十から数百マイクロ秒の短パルスの光を照射すると、基材が加熱される前に焼成を完了することができる。従ってPETおよびPENのようなポリマー基材を用いたフレキシブルデバイスの作製に最適な方法である。なお非常に短時間(マイクロからミリ秒)で処理が完了することから、ロール-ツー・ロールのような量産化に伴う高速焼成処理に最適な方法とも言える。実際、PEN基板上に作製したSWNT-ポリマーフィルムを用い、パルス光の照射回数に伴うシート抵抗の変化を調べた。光照射に伴い加熱されたSWNTは、周りのマトリックスポリマーを熱分解し、その結果、ナノチューブ同士が焼結されることで、低いシート抵抗が得られたと考えられる。さらに、焼成条件の最適化(パルス幅、照射エネルギーや間隔など)や溶液処理などの組み合わせにより低いシート抵抗の透明導電フィルムの作製も期待できる。例えば、透過率70%のSWNT-ポリマーフィルムに光焼成処理を行うとシート抵抗300Ω/sqが得られた。さらに同じフィルムを用い溶液処理を行うとシート抵抗は140Ω/sqまで下がり、HNO3でドーピング処理を行うと37Ω/sqと非常に低いシート抵抗が得られた。このように二つ以上の焼成処理を組み合わせることで、更なるマトリックスポリマーの除去やナノチューブの伝導パスへ有意な結果をもたらすことを明らかにした。