새로운 지역 제작 과학 대학원 도쿄 대학, 자재 혁신 연구 센터,AIST, 도쿄 대학 고급 피연산자 측정 기술 오픈 혁신 연구소 (주 1), Nanoarchitectonics Research의 국제 센터 (WPI-Mana),Pike Crystal Co, Ltd (주 2)의 공동 연구 그룹 간단한 프린팅 방법을 사용하여 제조 된 대규모 지역, 고성능 유기 바카라 족보 단결정 웨이퍼 표면에 비파괴 적으로 선택적으로 2 차원 전자 시스템을 형성하는 새로운 도핑 방법을 개발했으며 기존 금속 변형기보다 약 10 배 더 민감한 변형 센서를 성공적으로 개발했습니다
8652_8798(주 3)분자가 약한 상호 작용을 통해 조립되는 유기 바카라 족보의 단결정을 제조하는 것이 가능해졌습니다 그러나 그러한 분자의 결정 성을 파괴하지 않고불순물 도핑 (주 4)를 사용하여 전자를 안정적으로 공급할 수 없습니다 이는 독특한 형태와 크기를 가진 도펀트 분자의 도입이 밀도로 설계된 분자의 결정도를 방해하기 때문입니다
이번에는, 우리는 유기 바카라 족보 단일 결정 박막을 사용하여 도포 분자가 용해되는 용액과 접촉하는 간단한 기술을 사용하여 유기 바카라 족보의 표면에 고밀도, 비파괴 밀도에서 2 차원 전자 시스템을 성공적으로 형성했습니다 분자는 정확하게 배열 된 단결정 특성을 유지할 수 있기 때문에, 유기 바카라 족보 단결정의 높은 변형 반응은 본질적으로있다(주 5)의 값을 유지하면서 장치의 저항을 줄일 수 있습니다 이 새로운 원리를 사용한 유기 바카라 족보 왜곡 센서는 또한 기존 금속 왜곡 센서보다 약 10 배 더 민감한 민감도를 특징으로합니다 이 도핑 기술을 사용하면 저비용으로 다양한 곡선 표면에 붙여 넣을 수있는 다량의 유연한 왜곡 센서를 제조 할 수 있습니다
이 연구 결과는 독일 과학 저널 "고급 과학"는 2020 년 12 월 18 일 판에 출판되었습니다이 연구는 일본 과학 홍보 협회 (JSPS)의 제휴 과학 연구에 대한 보조금,"단일 결정 유기 바카라 족보 및 융통성 메커니 전자 공학에서 전자적 전도의 진정한 스트레스 변형 효과 "
[배경]
원자와 분자의 골재 구조 중 하나 인 단결정은 원자와 분자가 결정 격자에서 주기적으로 배열되는 구조를 갖는다 이 결정의 주기성을 이해하고 제어하는 것은 전자 흐름의 용이성과 같은 물리적 특성과 직접 연결됩니다 이 연구 그룹은 독특한 구조를 인쇄 기술과 결합하여 대규모 유기 바카라 족보 분자로 구성된 대규모 단결정 박막을 성공적으로 생산했습니다(주 6)고품질의 단결정을 사용하면 10cm의 이동성이 실제 사용을위한 지침입니다2달성/V 이상, 유기 바카라 족보 단결정 전용거대한 왜곡 응답 효과 (주 7)또한 발견(주 8)이러한 유형의 전자 기능은 유기 바카라 족보의 단결정 특성에서 비롯됩니다
불순물 도핑은 바카라 족보의 전자 상태를 제어하는 데 필수적입니다 실리콘에서의 불순물 도핑은 격자를 다른 원자로 형성하는 실리콘 원자를 대체함으로써 달성되었다 반면에, 유기 바카라 족보 도핑 할 때, 유기 바카라 족보 분자와 도펀트 분자와 독특한 모양과 크기를 결합하여 단결정 성이 파괴 될 필요가있다 따라서 도핑 후 단결정으로 얻은 높은 전자 성능을 유지하는 것은 불가능했습니다
[방법 및 결과]
이 연구 그룹은 유기 바카라 족보 단일 결정 박막이 도포 판 분자가 용해 된 솔루션에 단순히 침지되어 유기 바카라 족보의 표면에서만 도펀트 분자를 반응하는 솔루션에 침지되어 비 파세 및 고밀도에 불순종을 달성하는 간단한 기술을 사용했습니다 (그림 1) 도핑 후에도, 유기 바카라 족보의 단결정 성이 유지되고, 2 차원 전자 시스템의 높은 밀도가 표면 상에 형성되는 것으로 밝혀졌다
위와 같은 간단한 기술을 사용하여, 유기 바카라 족보 단결정 장치의 저항을 정확하게 제어 할 수 있으며, 적절한 도핑이 적용되면 저항은 7 배 이상 감소 될 수 있습니다 또한, 결정도가 완벽하게 보존되기 때문에 단결정성에 고유 한 거대한 변형 반응 효과도 명백 해졌다 (도 2) 결과적으로, 우리는 외부 응력 및 저항을 변화시키는 유연한 변형 센서를 성공적으로 입증했습니다 이 기본 기술을 사용하여, 우리는 Pike Crystal Co, Ltd와의 협력하여 7 마이크로 미터 두께가 7 마이크로 미터 두께로 유연한 기판에 인쇄 할 수있는 왜곡 센서를 개발했습니다 개발 된 센서는 기존의 금속 변형 센서보다 약 10 배 더 민감합니다 (그림 3)
[미래 전망]
이 결과는 기능적 분자를 유기 바카라 족보 단결정의 표면에 반응하는 새로운 기본 기술을 확립하게되었습니다 또한, 고성능 유기 바카라 족보 재료 및 도펀트 재료의 개발은 저렴한 대량 생산 된 변형 센서 장치의 개발을 촉진 할 것으로 예상된다 특히 IoT 사회에 필요합니다RFID 태그 (주 9)ya2 조 센서 우주 (주 10)에서 큰 기여가 예상됩니다
11263_11478
그림 1 : 개발 된 도핑 방법의 개요 다이어그램 유기 바카라 족보 단결정의 표면을 도펀트 용액과 접촉함으로써, 도핑은 분자 표면에서만 수행 될 수있다 도펀트 분자는 유기 바카라 족보 분자와의 산화 환원 반응을 유발하고, 구멍은 유기 바카라 족보에 첨가된다H+)가 발생합니다 구멍은 유기 바카라 족보 층에 결합되어 2 차원 전자 시스템을 형성한다
그림 2 : 유기 바카라 족보 단결정에서의 거대한 변형 효과 왜곡의 양이 적용될 때 저항은 약 2%만큼 변합니다 (위) 거대한 왜곡 효과의 개략도 단체에 균일하게 적용된 변형으로 인한 분자간 거리 변화 및 분자 진동 정도도 변화합니다 결과적으로 저항 값도 변경됩니다 Pike Crystal Co, Ltd와 공동으로 개발 된 왜곡 센서 및 거대한 왜곡 효과의 개략도
그림 3 : Pike Crystal Co, Ltd와 공동으로 개발 된 왜곡 센서를 7 마이크로 미터의 두께로 유연한 기판에 인쇄했습니다 왜곡 센서는 Wheatstone Bridge 회로에 통합되며 출력 전압으로 적용된 왜곡의 양이 감지 될 수 있습니다 이 시스템에서 감지 할 수있는 왜곡의 양은 약 0005%입니다
Watanabe Shunichiro (도쿄 대학의 새로운 지역 제작 과학 대학원 자료 부교수/
동시에 AIST와 도쿄 대학의 방문 연구원, AIST, Advanced Openand Measurement Technology Open Innovation Laboratory)
Hirai Naruhisa (Pike Crystal Co, Ltd의 회장)
Takeya Junichi (도쿄 대학의 새로운 지역 제작 과학 대학원 자료학과 교수
자재 혁신 연구 센터 (MIRC)/
AIST와 University of Tokyo의 방문 연구원, AIST, Advanced Openand Measurement Technology Open Innovation Laboratory/
International Nanoarchitectonics Research Center, 재료 및 재료 연구소 (WPI-MANA)
마나 최고 연구원 (크로스 약속))
잡지 이름 : "고급 과학"(온라인 버전 : 12 월 18 일)
종이 제목 : 유기적 단결정 바카라 족보의 표면 도핑을 생산하기위한 유기형 단축 바카라 족보의 표면 도핑
저자 : Shun Watanabe*, Ryohei Hamatani, Keita Yegashi, Yu Yamashita, Han Nozawa, Mari Sasaki, Shohei Kumagai, Toshihiro Okamoto, Cindy G Tang, Lay Lay Chua Peter K H Ho 및 Jun Takeya*
doi 번호 : 101002/advs202002065