Makmal Dr. Marumoto, Bahan dan Kejuruteraan Semikonduktor Organik, Universiti Tsukuba
Dr Kazuhiro Marumoto
Profesor Madya, Ph.D.(Sains)
Bahagian Sains Bahan, Fakulti Sains Tulen dan Gunaan, Universiti Tsukuba
1968 Lahir
1992 Lulus dari Jabatan Sains, Universiti Hokkaido
1997 Selesai program kedoktoran Makmal Penyelidikan Sains, Universiti Osaka (Ph.D. )
2006 Penolong Profesor, Fakulti Sains Tulen dan Bersekutu, Sains Bahan, Universiti Tsukuba selepas berkhidmat sebagai pembantu di sekolah siswazah, Universiti Nagoya.
2013 Juga bertindak sebagai penyelidik Pelawat, Unit Bahan Penjanaan Fotovoltaik, Institut Sains Bahan Negara, penyelidik pelawat, Penjanaan Fotovoltan, Pusat Penyelidikan Kejuruteraan, Institut Sains dan Teknologi Industri Termaju Negara (AIST)
Mekanisme Kemerosotan Peranti Elektronik Organik, penilaian in-situ pertama di dunia
Dr. Kazuhiro Marumoto, profesor bersekutu, Bahan dan Kejuruteraan Semikonduktor Organik, Universiti Tsukuba, ialah perintis pembangunan, penilaian ciri dan fizik keadaan pepejal peranti elektronik organik menggunakan semikonduktor organik. Semasa penyelidikan, beliau berjaya membangunkan kaedah untuk mengenal pasti punca kemerosotan prestasi apabila peranti elektronik organik digunakan.
Banyak yang diharapkan untuk meningkatkan ketahanan.
Bateri Suria Organik yang Menjanjikan
Pengeluaran semikonduktor hanya boleh dilakukan dengan mencetak atau dengan mengecat dan mengeringkan. Semikonduktor organik amat diharapkan sebagai semikonduktor generasi akan datang. Pada tahun 1977 apabila kekonduksian bahan organik telah dibuktikan oleh Dr. Hideki Shirakawa yang telah dianugerahkan Hadiah Nobel dan lain-lain. Hampir 40 tahun telah berlalu sejak itu, dan penyelidikan telah berkembang secara dramatik.
Penggunaan praktikal pelbagai peranti elektronik organik telah kelihatan.
Satu contoh daripadanya ialah bateri solar organik. Pada masa ini, adalah tidak mungkin untuk membuat bateri solar silikon, yang merupakan majoriti, menjadi kurang daripada 100 mikron tebal.
Walau bagaimanapun, jika ia adalah semikonduktor organik, penipisan yang luar biasa ratusan nanometer adalah mungkin. Ia adalah ok untuk membengkokkan atau menampal seperti filem pembalut. Jangkaan untuk aplikasinya seperti menampal pada tingkap kereta dan memandu kereta sambil menjana elektrik sedang dinaikkan. Namun, sebelum itu, satu isu besar sedang menghalang.
Dari peringkat awal, fenomena telah dilaporkan bahawa isipadu tenaga elektrik yang dijana tiba-tiba jatuh manakala tenaga elektrik dijana dengan bateri solar organik. Hipotesis bahawa puncanya ialah cas elektrik disimpan di suatu tempat dalam unsur (perangkap cas elektrik), tetapi puncanya tidak pernah dikenalpasti.
Pengukuran inovatif membuktikan hipotesis
Bangunan Institut Sains Kejuruteraan di mana peranti ESR diletakkan.
Datanglah Dr. Marumoto, Profesor Madya. Semasa mengkaji ciri-ciri polimer konduktif yang digunakan untuk bateri solar organik, beliau mendapati bahawa perangkap cas elektrik cenderung berlaku pada hujung bahan. Lebih-lebih lagi, beliau berjaya mengukur dan membuktikan hakikat bahawa apabila elektrik disalurkan ke peranti elektronik seperti bateri solar, cas elektrik terperangkap di sempadan antara permukaan bahan, dengan menjadi yang pertama di dunia menggunakan ESR (Electron Spin Resonance). Ia adalah tepat pada masa apabila hipotesis disahkan sebagai fakta.
Peranan baru ESR dijalankan dengan berfikir dari sudut yang berbeza
ESR, yang menyokong penemuan itu, adalah salah satu peranti untuk penilaian bahan. Walaupun NMR mengukur penyerapan frekuensi radio apabila medan magnet digunakan pada putaran nuklear, ESR mengukur penyerapan gelombang mikro apabila medan magnet digunakan pada putaran elektron. Apabila elektron membuat pasangan dalam orbital ikatan, penyerapan gelombang mikro tidak berlaku. Tetapi dalam kes molekul, yang mempunyai elektron yang tidak berpasangan, seperti radikal (elektron tidak berpasangan), penyerapan gelombang mikro berlaku. Dalam erti kata lain, ESR ialah peranti khusus untuk mengukur radikal.
Biasanya, dalam kimia, molekul yang mempunyai elektron tidak berpasangan yang dicipta selepas ikatan di dalam molekul dipecahkan, yang dipanggil radikal. Walau bagaimanapun, radikal dalam peranti elektronik tidak dihasilkan melalui pemecahan ikatan.
Apabila cas elektrik tambahan memasuki ikatan melalui arus elektrik, cas elektrik tambahan tidak disetempatkan dalam satu ikatan, tetapi biasanya dikongsi pada molekul dengan penyebaran tertentu.
Isyarat ESR yang dihasilkan berbeza, bergantung pada kedudukan di mana cas elektrik tambahan wujud dan isipadu, adalah mungkin untuk mengukur di mana dan berapa banyak cas elektrik wujud.
Dua peranti ESR JEOL (JES-FA200) dalam penggunaannya
ESR sendiri bukanlah teknologi baru, tetapi telah digunakan selama 70 tahun untuk pengukuran kuantitatif bahan. Walau bagaimanapun, Dr. Marumoto adalah orang pertama yang menggunakannya untuk mengukur prestasi peranti elektronik. Untuk pengukuran prestasi peranti elektronik, adalah wajar untuk mengukur jumlah elektrik yang dijalankan. Walau bagaimanapun, ESR tidak mungkin untuk mengesan cas elektrik yang mengalir.
Namun, Dr Marumoto berpendapat "jika tidak boleh mengukur apa yang dijalankan, tidak mengapa untuk kita mengukur apa yang tidak dijalankan". Ia berfikir dengan tepat dari sudut yang berbeza. Hasilnya, ESR telah diberi peranan baharu sebagai alat pengukuran untuk peranti elektronik. Memandangkan ESR JEOL, yang Dr. Marumoto gunakan kali ini, mempunyai tetingkap penyinaran foto yang luas, dan mudah memperoleh cahaya luar, ia betul-betul sesuai untuk mengukur peranti yang menjana elektrik melalui cahaya seperti bateri solar.
Langkah pertama yang inovatif untuk pembangunan elemen
Kaedah pengukuran cas elektrik yang dikembangkan oleh Dr. Marumoto sudah mula mempengaruhi industri. Pada peringkat awal dalam mencipta elemen peranti, penilaian prestasi menjadi mungkin, dan pemilihan awal elemen ketahanan tinggi menjadi mungkin. Dengan ini, peningkatan dalam pembangunan dan penambahbaikan dijangka, dan sekarang, Makmal Dr. Marumoto dibanjiri dengan permintaan pengajaran dan tawaran penyelidikan bersama daripada syarikat.
Dr. Marumoto menerangkan jangkaan lanjutnya kepada ESR bahawa "NMR pandai mengetahui apa yang membuat bahan, tetapi untuk mengetahui prestasi sebagai peranti yang mengalirkan elektrik, ia hanya boleh dilakukan dengan ESR. Saya ingin memerhatikan bukan sahaja peranti elektronik organik, tetapi juga pelbagai peranti elektronik dengan menggunakan ESR. ” Mata mikron yang boleh menangkap cas elektrik yang tidak mengalir. "Sudut pandangan unik" berkemungkinan besar mengubah penyelidikan dan pembangunan peranti elektrik.