ニコンと東北大、「霧」を用いた透明導電性薄膜の製造に成功

　株式会社ニコン（社長:馬立 稔和、東京都港区、以下「ニコン」）と国立大学法人東北大学多元物質科学研究所（研究所長:寺内 正己、宮城県仙台市、以下「東北大学多元物質科学研究所」）は、水に安定的に分散するITOナノ粒子（※1）を独自に開発し、環境への負荷が低い成膜方法である「ミストデポジション法」（※2）による透明導電性薄膜の製造に成功しました。

　フレキシブルな液晶パネルや有機ELパネル、太陽電池へのニーズが高まっていることから、ニコンはそれらの製法の1つである「Roll to Roll」工法の研究を進めています。「Roll to Roll」工法で用いる装置本体やその周辺技術について、ニコングループ内にとどまらず、社外の研究機関とも共同で研究・開発をしており、今回の東北大学多元物質科学研究所との共同研究もその一環です。本発表は、「Roll to Roll」工法の実現に近づく大きな成果といえます。

【発表のポイント】

〇ナノ粒子を含む"霧"を用いて、基板上にナノ粒子を緻密に堆積させる「ミストデポジション法」を新たに開発。

〇「ミストデポジション法」に最適なナノ粒子として、界面活性剤（※3）を用いなくても水に分散するITOナノ粒子の合成法を開発。

〇開発したITOナノ粒子を「ミストデポジション」することで、実用的な透明導電性フレキシブルフィルムを環境に優しい条件で製造。

〇「ミストデポジション法」は、有機溶媒を用いないことから、低環境負荷であり、カーボンニュートラルに貢献する。

【概要】

　透明かつ電気を流す「透明導電性薄膜」は、テレビ・スマートフォンなどの表示デバイスのキーマテリアルであり、環境に優しい製造プロセスが求められています。東北大学多元物質科学研究所の蟹江澄志教授らとニコンは、「透明導電性薄膜」の製造法として、「ミストデポジション法」を開発しました。この手法では、ナノ粒子を含む"霧"を用い、常温・常圧下の環境に優しい条件で、基板上にナノ粒子を緻密に堆積させることが可能です。別途開発したITOナノ粒子の水分散液を用い、「透明導電性薄膜」を製造したところ、常圧下、低温熱処理（150℃）の条件で、実用的なフレキシブルフィルムが得られました。この製造法は、従来のスパッタ法やインク塗布法に比べ、はるかに低環境負荷であり、カーボンニュートラルに大きく貢献します。

　本成果は、Springer Nature 社が管理するオープンアクセス電子ジャーナル誌「Scientific Reports」に、5月19日（水）付けで掲載されました。

※1.ITOナノ粒子
ITO薄膜は可視光領域における透明性をもちつつ電気伝導性を合わせて持つ材料であり、ディスプレーや太陽電池などの電極素材として広く用いられています。本粒子はITOをナノサイズ化した粒子であり、インクを用いることで高価な真空設備を用いずにITO薄膜の形成が可能になります。透明電極、熱線反射など、一般的なITO薄膜と同じような使用方法が可能です。 なお、ITOとは、スズドープ酸化インジウム（Indium Tin Oxide）の略称で、スズ（Sn）を10 wt%程度添加した酸化インジウム（In2O3）のことです。高い導電性と透明性を兼ねそろえていることから、液晶ディスプレーやタッチパネル内の透明導電膜に利用されています。

※2.ミストデポジション法
溶液に特定範囲の周波数を印加させることで数μm以下のミストを生成し、これらを原料とする気液混合の成膜方法です。生成したミストは気体によって基材まで搬送されるため、気体の流路設計により様々な形状への塗布成膜が可能です。また、ミストの生成量と搬送気体の流量を精密に制御することで、「Roll to Roll」方式に代表される連続成膜工程への安定した原料供給も可能です。

※3.界面活性剤
ナノ粒子などでインクを作製する際一般的に用いられる表面修飾剤で、目的とする溶媒に合わせて添加します。添加剤であるため粒子本来の物性を下げるものが多く、焼成工程などにより最終製品からは除去するのが一般的です。