東京工業大學的稻木信介副教授等人組成的研究團隊開發出了可以在水中向基底層上自由塗布色料等有機化合物的技術。該技術還可用於在採用有機分子材料的電子部件基底層上形成電路等。該技術無需使用傳統方法所需的大規模裝置、保存材料和有機溶劑等,有助於降低薄膜電晶體的製造成本和環境負荷。今後將徵集合作企業,計劃5年後實用化。
利用新開發的方法在玻璃基底層上塗布有機化合物製作出的薄膜(圖片由東京工業大學稻木副教授提供)
有機電子用於顯示用途的代表用途有有機EL和有機薄膜太陽能電池等。
有機電子透過在塑膠和玻璃等基底層上形成有機化合物薄膜來製作電子電路和電晶體等元件。優點是可以製作輕薄、柔軟的電子元器件。在物聯網(IoT)用感測器和可穿戴設備等領域的應用也備受期待。
新技術可以簡化基底層的薄膜製作程序,應用了可以向任意位置無線施加電力來引起化學變化的「雙極電極」機制。首先在水溶液中向名爲「微胞」的微顆粒聚集體内部導入有機化合物。
新技術把帶有ITO(氧化銦錫:用作觸摸表層薄板的透明導電膜)的玻璃作爲雙極電極使用。微胞在玻璃表面被破壞後,可以塗布内部的有機化合物。
研究團隊改良了電力的施加方法和水溶液容器的形狀等,由此可以調節塗布的有機化合物的大小和形狀。實驗應答,可以畫出寬1毫米的直線。
研究團隊利用此次的方法在基底層上塗布了用於製造有機EL和有機電晶體的「乙烯基咔唑單體」和「酞青素色料」等。新方法還能用於碳材料和高分子量化合物等。據介紹,塗布的基底層不僅是玻璃,還可以使用柔軟的基底層等。
以前塗布有機化合物時採用真空蒸鍍法、利用離心力的旋轉塗布法和利用印刷技術的噴墨法等。但真空蒸鍍需要使用大規模的設備,旋轉塗布法和噴墨方式使用有機溶劑。
另外,爲了在任意位置塗布所需形狀的有機化合物,需要使用「掩模」物理可用能性覆蓋住不想塗布的位置。
新方法實施實用化後,與傳統方法相比有望將製造成本削減一半左右。當然目前還存在課題,比如稻木副教授就指出「需要進一步提高解析度」。爲轉列出比目前的線寬更精細的線條,今後將繼續操作進行改良。
日文:松元則雄、《日經產業新聞》,2021/07/05
中文:JST客觀日本編輯部