Graduate Study

1

マイクロロッド構造を有するシリコーン/導電性高分子の 作製と表面特性評価

山内・為末研究室　小杉俊介

Preparation and surface characterization of the Silicone/conducting polymer with arrayed micro rod structure

Introduction

Introductionフレキシブルデバイス

フレキシブルデバイス基板の条件

曲げ強度 軽量性 透明性

化学的安定性

撥水性表面では

導電性内部では

4

IntroductionSilicone Conducting Polymer

IntroductionSilicone Conducting Polymer

PEDOT/PSS

Poly Pyrrole

PANI

6

IntroductionPEDOT/PSS

ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン) ポリ(4-スチレンスルホン酸)

特徴：優れた導電性(~1000 S/cm) フレキシブル性 透明性

溶媒：H2O

IntroductionPDMS

特徴：化学的安定性 耐熱性 耐水性 離型性

用途：炊飯器、水中メガネ 　　　　　 防振ゴム、キーボードパッドなど

8

This Work

Si基板を鋳型に用いた シリコーンゴムへのマイクロロッド構造の付与

及びシリコーンゴムの薄膜化

PEDOT/PSSを充填したマイクロロッド構造を有する シリコーンゴム/PEDOT/PSSの作製

及び撥水性評価

目的:生物構造由来の撥水性を有する電子材料の作製

8

This Work

Si基板を鋳型に用いた シリコーンゴムへのマイクロロッド構造の付与

及びシリコーンゴムの薄膜化

PEDOT/PSSシリコーンゴム

及び撥水性評価

目的

9

Experimental

Potentio/ Galvanostat

Silicon Wafer

Electrolytic Etching

CE

WE

2.0 mA/cm 1h

in solution HF:H2O:propanol=5:6:29

10

Experimental

150 ℃ 30 min

シリコーンを充填 剥離

Results

表面にマイクロロッド構造を転写した 20 µlのPDMSゴム膜を作製

12

Results

Contact angle

131°

10 µm

Rod’s length

Rod’s pitch

10 µm

Random

13

This Work

Si基板を鋳型に用いた シリコーンゴムへのマイクロロッド構造の付与

PEDOT/PSSを充填したマイクロロッド構造を有する シリコーンゴム/PEDOT/PSSの作製

及び撥水性評価

目的:生体構造由来の撥水性を有する電子材料の作製

13

This Work

Siシリコーンゴムへのマイクロロッド構造の付与

PEDOT/PSSを充填したマイクロロッド構造を有する シリコーンゴム/PEDOT/PSSの作製

及び撥水性評価

目的

14

Experimental

界面活性剤で 表面処理

PEDOT/PSSを充填 メタノールで 界面活性剤を除去

15

Experimental

PEDOT/PSS 2 wt%

2 µl

PEDOT/PSS 0.1 wt%

2 µl

16

Results

2 wt% PEDOT:PSS/Silicone PEDOT/PSS

0.1 wt% PEDOT:PSS/Silicone Micro-rods silicone

16

Results

2 wt% PEDOT:PSS/Silicone PEDOT/PSS

0.1 wt% PEDOT:PSS/Silicone Micro-rods silicone

100° 107°

16

Results

2 wt% PEDOT:PSS/Silicone PEDOT/PSS

0.1 wt% PEDOT:PSS/Silicone Micro-rods silicone

100° 107°

130° 131°

16

Results

表面にPEDOT/PSSの膜が形成

2 wt% PEDOT:PSS/Silicone PEDOT/PSS

0.1 wt% PEDOT:PSS/Silicone Micro-rods silicone

100 107

130° 131°

16

Results

表面にPEDOT/PSSの膜が形成

PEDOT/PSSがロッド間に充填

2 wt% PEDOT:PSS/Silicone PEDOT/PSS

0.1 wt% PEDOT:PSS/Silicone Micro-rods silicone

100 107

130 131

17

Results

10 µm

PEDOT/PSS

Micro-rods

問題点：もろく　壊れやすい 　　 マイクロロッド間から

脱離しやすい

PEDOT/PSS 2 wt%SEM image

Future Work

マイクロロッドの間隔マイクロロッドの長さ

導電性高分子の充填量の確保導電性の獲得

19

Conclusions

・2 wt%のPEDOT/PSSを充填すると 　撥水性が低下した

・0.1 wt%のPEDOT/PSSに変えることで 　撥水性が維持できた

・Siウェハのエッチング方法の変更 　ならびにPEDOT/PSSへの添加剤で 　導電性の付与

20

21

絶縁膜作製方法とその特性 フレキシブル基材の例

出典：次世代ディスプレイの研究・開発の現状と、今後の フレキシブルデバイス化へ向けた展開について 松田時宜　龍谷大学　理工学部電子情報学科 助教

http://www.rikou.ryukoku.ac.jp/images/journal61/RJ61-02.PDF

高温でも安定なポリイミドテープ,テフロンのような化学的に極めて安定かつ絶 縁性が高い材料,また,電池のセパレータや,撥水性を持ちながら水蒸気は透過するような多機能な膜などまで,その機能,コスト,目的に合わせた材料が各方面で実用化されている.

22

LiTFSI や LiBETI の添加時には著しい導電 性の向上が認められ,LiBETI 添加の場合,最大 75 S/cm の 高導電性が発現し,未添加の PEDOT/ PSS 膜と比較して 2 桁以上の導電性の向上が示された

出典：PEDOT/PSSの導電特性におよぼす添加剤の効果 JAE　商品開発センター主任　大西賢 et.

http://www.jae.co.jp/gihou/gihou35/pdf/35t1.pdf

23