阪大ら,電気特性と3D構造が可変な木材半導体創出

大阪大学,東京大学,九州大学,岡山大学は,木材由来のナノセルロースを用いて,電気特性と3D構造を幅広く制御できるナノ半導体の創出に成功した(ニュースリリース)。

研究グループは,木材由来,持続生産可能,かつ,環境にも優しい夢の新素材「ナノセルロース」でつくる紙「ナノペーパー」を,ガラスやプラスチックに替わる基材として応用し,優れたデバイス性能とフレキシブル性・易廃棄性・生分解性を併せ持つ環境調和型電子デバイスを創出してきた。

しかしながら,ナノセルロースは電気を通さない絶縁体であり,電子デバイスとして動作させるためには、枯渇性資源である金属や石油由来の電子材料に頼らざるを得なかった。

今回の研究では,ナノペーパーを段階的に炭化することによって,その電気特性を広範かつ系統的に制御できる半導体の創出に成功した。この「ナノペーパー半導体」の電気特性制御範囲は,電気抵抗率:1012~10-2Ωcm(絶縁体~準導体),電荷キャリアタイプ:n型(電子リッチ)or p型(正孔リッチ),キャリア移動度:0.235~2.59cm2V-1s-1を網羅する。

さらに,ナノペーパーの構造設計技術(エンボス加工・折り紙・切り紙など),および,形態保持炭化技術を併用することで,その3D構造をナノ~マイクロ~マクロに及ぶトランススケールで制御することにも成功した。

すなわち,緻密で平滑なナノ構造や高比表面積のナノ細孔構造,ハチの巣状のマイクロ細孔構造やドット状のマイクロピラー構造,マクロな折り鶴やワッフル状ドーナツ構造など,幅広く作り分けることができるという。

ナノペーパー半導体の広範な電気特性制御範囲とトランススケールの3D構造制御性は,従来の半導体材料を凌駕する特長であり,目的や用途に応じた機能と構造のカスタマイズを実現する。実際に,ウェアラブル水蒸気センシングによる飛沫モニタリングからバイオ燃料電池発電まで,幅広い用途において優れた電子デバイス性能を確認した。

この成果は,木材由来のナノセルロースに半導体としての新たな価値を生み出し,電子デバイスへの適用性を拡大させるもの。研究グループは将来,間伐材などの未利用木材を原料にしたオールナノセルロース・電子デバイス,さらには,金属や石油資源に依存しない生物資源由来の持続可能なエレクトロニクスの実現に繋がることが期待されるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 【解説】AIで「シリコンサイクル」は変わるのか

    半導体市場はこれまで、需要増を受けた増産が供給過剰を招き、価格下落や設備投資の抑制につながる「シリコンサイクル」を繰り返してきた。ところが生成AIの急速な普及によって、この波の形が変わる可能性が出てきた(関連記事)。 A…

    2026.08.12
  • ニコン、新型アライメントステーションを発表 半導体露光工程を高度化

    ニコンは、半導体製造の露光プロセスにおいて高い精度と生産性を実現する新型アライメントステーション「Litho Booster 1000」を2027年1月に発売する(ニュースリリース)。同製品は、従来機種と比較して計測精度…

    2026.07.30
  • 半導体市場1兆ドル到達は4年前倒し SEAJが製造装置需要を上方修正

    日本半導体製造装置協会(SEAJ)は、2026年度から2028年度までの半導体・FPD製造装置の需要予測を発表した(ニュースリリース)。半導体製造装置の日本製装置販売高は、AIサーバー向け先端ロジックへの旺盛な投資や、広…

    2026.07.06
  • ギガフォトン,九州事務所にトレーニング用レーザー導入 半導体リソグラフィ用光源のサポート体制を強化

    ギガフォトンは、2026年6月に九州事務所内へトレーニング用レーザーを導入し、顧客サポート体制を強化すると発表した(ニュースリリース)。 近年、AI需要の拡大を背景に半導体産業の成長が続いており、今後も半導体関連投資の増…

    2026.05.29
  • 【解説】北海道発の光電融合パッケージ技術、半導体競争力強化の鍵となるか

    技術研究組合 最先端半導体技術センター(LSTC)が進める光電融合型パッケージ技術の研究開発は、日本の半導体戦略において重要な転換点を示している。ポスト5G時代におけるデータ通信量の爆発的増大と電力消費の課題に対し、電気…

    2026.05.05

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア