日本東京大學與產業技術綜合研究所組成的研究團隊開發出了適合製造有機半導體薄膜的「奈米磨砂玻璃」。透過對玻璃表面進行化學處理，形成了1奈米（1奈米爲10億分之1米）～2奈米的凹凸。即使在150攝氏度的高溫環境下，也能保持一天以上的親水狀態。當應用到基底層時，印刷用墨水很容易散開。該公司計劃將這種新材料用於大面積的有機半導體等。
有機半導體透過墨水印刷，可以獲得由高品質晶體形成的薄膜。當把墨水塗在基底層上時，需要基底層具備親水性，否則墨水會變成水滴，無法充分擴散。
竹谷純一教授與渡邊峻一郎副教授等人開發的奈米磨砂玻璃透過在表面形成凹凸結構實施了親水性。優點是，不僅能抵抗熱劣化，還可以保持約一天的親水性。
「奈米磨砂玻璃」的表面（圖片由東京大學渡邊副教授提供）
利用這種材料，需要在高溫環境下印刷的有機半導體材料也能實施大面積印刷。在實驗中，研究團隊在150攝氏度的溫度下用墨水印刷的「n型」有機半導體薄膜的尺寸達到1釐米見方以上，約爲原來的50倍。
在過去，也一直在設法使基底層表面具備親水性。比如在基底層表面薄薄地塗一層親水性化合物等，或者照射紫外線，用臭氧對表面進行處理。但這些方法容易受到污染和熱量等影響，因此難以創造大面積的半導體薄膜。
奈米磨砂玻璃不是像普通磨砂玻璃那樣進行機械研磨，而是利用約80攝氏度的弱鹼性焙鹼水溶液進行處理，在表面形成凹凸。這樣可以形成非常微細的凹凸，原理是透過增加表面積來提高親水性。
左：向未處理的玻璃上滴水會形成水滴，右：處理後水被吸收並擴散到表面。（圖片由東京大學渡邊副教授提供）
有機半導體作爲可以透過墨水印刷法來低成本量產半導體元件的技術備受期待。透過用印刷法製造，還可以在包裝紙等的表面直接張貼元件。
關於用途，設想用於物聯網（IoT）的IC等。據渡邊副教授表示，包括安裝在内，「計劃將每枚晶片的成本降至1日元」。
如果能透過此次的技術降低IC的價格和安裝成本，預計零售店銷售的數百日元左右的商品也可以透過無線自動識別（RFID）標籤進行管理。
奈米磨砂玻璃還有望用於有機半導體以外的用途。不僅是親水性，這種玻璃還具備表面光滑、不容易髒和透明的特徵。能以相對簡單的工序製作也是其優點之一。研究團隊期待用於各種用途，包括汽車的擋風玻璃。
日文：松元則雄、《日經產業新聞》，2021/04/19
中文：JST客觀日本編輯部
