課題番号 ：S-20-OS-0019
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：フレキシブルエレクトロニクス実現に資する薄膜デバイス開発
Program Title (English) ：Development of thin-film flexible electronic devices
利用者名（日本語） ：植村隆文, 井上由美, 難波直子, 杉山真弘
Username (English) ：T. Uemura, N. Namba, Y. Inoue, M. Sugiyama
所属名（日本語） ：大阪大学　産業科学研究所
Affiliation (English) ：The Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University

１．概要（Summary）
　装着感を感じさせないウェアラブル生体計測デバイスやソフトロボティクス向けスキンセンサデバイス等への応用に向けて、フレキシブルエレクトロニクス技術の研究開発が盛んに行われている。
　フレキシブルエレクトロニクスの開発においては、薄いフィルム基板上での電子デバイス集積化と、その性能向上が必要とされている。様々な技術が必要とされている中で、高い機械的柔軟性や印刷による低コスト製造が可能であるなど、無機半導体技術では実現困難な特性を有する有機薄膜トランジスタ技術に注目が集まっている。
　本課題では、有機トランジスタの集積回路応用に資する周辺技術の開発を実施している。本年度は、有機薄膜トランジスタの電気特性との相関の深い、有機薄膜モルフォロジー観察について、大阪大学ナノテクノロジー設備供用拠点の設備を利用して実施したので報告する。

２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】S14走査型電子顕微鏡
【実験方法】
　有機薄膜トランジスタ素子の作製では、ガラス基板上に剥離可能なポリマー薄膜を基板として成膜し、その上にGate電極、ポリマー絶縁膜、続いて有機半導体薄膜を成膜した。本実験では、絶縁膜の表面処理方法、有機薄膜成膜時の基板温度など、素子作成プロセス条件を変化させた際の電気特性評価と、有機薄膜のモルフォロジーの変化について詳細に調査を行った。

３．結果と考察（Results and Discussion）
　有機薄膜トランジスタの電気特性は、成膜する有機半導体薄膜のモルフォロジーとの相関が大きいことが知られており、有機薄膜形成における膜成長機構は、下地の絶縁膜表面の物性との相関が高い。Fig. 1には、本研究課題において作製した有機半導体薄膜の走査型電子顕微鏡 (Scanning Electron Microscope: SEM) 像の一例を示した。左図は、絶縁膜表面に分子膜を修飾した場合、右図は分子膜を修飾しない場合の有機半導体薄膜のSEM像である。この結果から、左図の分子膜修飾を行った場合には、右図の分子膜修飾を行っていない場合と比べて、大きなグレイン（見やすくするために紫色で個々のグレイン境界を例示した）から構成される有機半導体薄膜が形成されていることが明らかとなった。また、この素子作製プロセス条件の変化により、有機薄膜トランジスタの電気特性も向上することが明らかとなった。

Fig. 1 SEM image of organic semiconductor film.

４．その他・特記事項（Others）
　本研究の遂行にあたり、ご協力頂いた大阪大学・物質合成PF支援員の皆様に感謝いたします。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
植村隆文, 他9名, フレキシブル有機薄膜トランジスタを用いたシート型磁気センサシステムの開発, 表面と真空64巻1号 p.22-27 2021年 等

６．関連特許（Patent）
　なし。