世界初・マイクロサイズのメッシュ構造で硬いITO透明電極をフレキシブル化

2018年2月13日

早稲田大学

世界初・マイクロサイズのメッシュ構造で硬いITO透明電極をフレキシブル化
材料自体の柔軟性に頼らない新手法、他の電子デバイスへの応用に期待

本研究のポイント
・ITOは透明電極として汎用性が高かったが、硬い材料であり、フレキシブル化が課題だった
・簡易なプロセスによるマイクロサイズのメッシュ構造のパターニングより、ITOをフレキシブル化する手法を開発
・ITOをはじめ他の金属酸化物系電極への応用が高くフレキシブル電子デバイスの重要な基盤技術となることが期待

早稲田大学理工学術院の庄子習一（しょうじしゅういち）教授、先進理工学研究科博士後期課程2年桑江博之（くわえひろゆき）助手、先進理工学研究科修士課程1年の坂本暁祐（さかもとこうすけ）氏、早稲田大学ナノ・ライフ創新研究機構の水野潤（みずのじゅん）研究院教授らの研究チームは、マイクロサイズのメッシュ構造を設けることで従来困難であった硬い酸化インジウムスズ（ITO）透明電極のフレキシブル化に世界で初めて成功しました。

フレキシブル電子デバイスの発展に伴い、透明電極のフレキシブル化に対する要求が高まってきています。これまで様々なフレキシブル透明電極が報告されてきましたが、他に比べ物性面で優れるITO透明電極のフレキシブル化は困難でした。硬い材料であるITOをフレキシブル化するためには、複雑なプロセスや特殊なナノ構造が必要とされていました。

本研究グループは、単純なフォトリソグラフィとエッチングにより、ITOにマイクロサイズのメッシュ構造をパターニングすることで、ITOのフレキシブル化を実現しました。この構造により、屈曲時にITOにかかる応力を緩和し、発生したクラックの伝搬抑制を行うことで、通常のITOと比較して抵抗値上昇率を1/1000以下に抑制することに成功しました（1000回屈曲時）。また、液体有機ELデバイスを用いたデバイス内駆動実験においても、未屈曲時とほぼ同等の電気特性が得られ、その有用性が確認されました。提案したフレキシブル化技術により、材料自身の柔軟性を活かした従来のフレキシブル電極と異なり、ITOのような硬い材料であってもフレキシブル化することを可能としました。

本研究成果は、ITOをはじめ他の金属酸化物系電極への応用が高く期待され、フレキシブル電子デバイス発展の重要な基盤技術となると考えられます。

本成果の詳細は、2018年2月12日発行の英国Nature Publishing Groupのオンライン科学雑誌『Scientific Reports』に掲載されました。

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