New flexible electronics technology platform for wellbeing society

本研究では、フレキシブルエレクトロニクスが生活に浸透していない要因である、曲がらないデバイスよりも性能が悪い、曲げると壊れる、身に着けると違和感がある、という課題に対して、①「極薄Si半導体素子とフレキシブルエレクトロニクスの融合」、②「レーザー加工を利用した、金属を用いない配線・センサ・アクチュエータ形成技術」、③「Auxetic Structureによる伸張性と強度を両立したシート型フレキシブルデバイスの実現」の3つの研究課題により、真に世の中に普及する次世代のフレキシブルエレクトロニクスの基盤技術創成に挑む。初年度となる2022年度は、①に関しては、SOI基板のデバイス層の上に厚さ4マイクロメートルのPZT薄膜を製膜し、ハンドリング層と絶縁層をエッチングすることで、全体の厚さが10マイクロメートルの圧電薄膜デバイスを作製し、その圧電薄膜デバイスをポリイミド基板上に転写することに成功した。②に関しては、ポリイミドがグラフェンに変性するためのレーザー照射条件の探索を行い、ポリイミド基板膜厚とレーザー加工条件の関係を明らかにするとともに、形成されたグラフェンの特性評価に取り組んだ。③に関しては、銀インクで配線を印刷形成したポリウレタン基板を、レーザー加工によりAuxetic Structure形状を試作した。Auxetic Structureは負のポアソン比を持つ機械的構造で、一方向に引っ張った場合、その鉛直方向に対しても伸張が起こる構造であり、皮膚に類似した変形が可能で、かつ隙間の多い構造のため通気性も確保されており、ウェアラブルデバイス基板に最適な構造である。今年度は試作したAuxetic Structure上に印刷形成した配線および表面実装用LEDを実装し、基板の伸縮状態のよらずLEDが点灯し続けることを確認した。

本研究では、フレキシブルエレクトロニクスが生活に浸透していない要因である、曲がらないデバイスよりも性能が悪い、曲げると壊れる、身に着けると違和感がある、という課題に対して、①「極薄Si半導体素子とフレキシブルエレクトロニクスの融合」、②「レーザー加工を利用した、金属を用いない配線・センサ・アクチュエータ形成技術」、③「Auxetic Structureによる伸張性と強度を両立したシート型フレキシブルデバイスの実現」の3つの研究課題により、真に世の中に普及する次世代のフレキシブルエレクトロニクスの基盤技術創成に挑む。初年度となる2022年度は、①に関しては、SOI基板のデバイス層の上に厚さ4マイクロメートルのPZT薄膜を製膜し、ハンドリング層と絶縁層をエッチングすることで、全体の厚さが10マイクロメートルの圧電薄膜デバイスを作製し、その圧電薄膜デバイスをポリイミド基板上に転写することに成功した。②に関しては、ポリイミドがグラフェンに変性するためのレーザー照射条件の探索を行い、ポリイミド基板膜厚とレーザー加工条件の関係を明らかにするとともに、形成されたグラフェンの特性評価に取り組んだ。③に関しては、銀インクで配線を印刷形成したポリウレタン基板を、レーザー加工によりAuxetic Structure形状を試作した。Auxetic Structureは負のポアソン比を持つ機械的構造で、一方向に引っ張った場合、その鉛直方向に対しても伸張が起こる構造であり、皮膚に類似した変形が可能で、かつ隙間の多い構造のため通気性も確保されており、ウェアラブルデバイス基板に最適な構造である。今年度は試作したAuxetic Structure上に印刷形成した配線および表面実装用LEDを実装し、基板の伸縮状態のよらずLEDが点灯し続けることを確認した。