日本东京大学与产业技术综合研究所组成的研究团队开发出了适合制造有机半导体薄膜的“纳米磨砂玻璃”。通过对玻璃表面进行化学处理，形成了1纳米（1纳米为10亿分之1米）～2纳米的凹凸。即使在150摄氏度的高温环境下，也能保持一天以上的亲水状态。当应用到基板时，印刷用墨水很容易散开。该公司计划将这种新材料用于大面积的有机半导体等。
有机半导体通过墨水印刷，可以获得由高品质晶体形成的薄膜。当把墨水涂在基板上时，需要基板具备亲水性，否则墨水会变成水滴，无法充分扩散。
竹谷纯一教授与渡边峻一郎副教授等人开发的纳米磨砂玻璃通过在表面形成凹凸结构实现了亲水性。优点是，不仅能抵抗热劣化，还可以保持约一天的亲水性。
“纳米磨砂玻璃”的表面（图片由东京大学渡边副教授提供）
利用这种材料，需要在高温环境下印刷的有机半导体材料也能实现大面积印刷。在实验中，研究团队在150摄氏度的温度下用墨水印刷的“n型”有机半导体薄膜的尺寸达到1厘米见方以上，约为原来的50倍。
在过去，也一直在设法使基板表面具备亲水性。比如在基板表面薄薄地涂一层亲水性化合物等，或者照射紫外线，用臭氧对表面进行处理。但这些方法容易受到污染和热量等影响，因此难以创造大面积的半导体薄膜。
纳米磨砂玻璃不是像普通磨砂玻璃那样进行机械研磨，而是利用约80摄氏度的弱碱性碳酸氢钠水溶液进行处理，在表面形成凹凸。这样可以形成非常微细的凹凸，原理是通过增加表面积来提高亲水性。
左：向未处理的玻璃上滴水会形成水滴，右：处理后水被吸收并扩散到表面。（图片由东京大学渡边副教授提供）
有机半导体作为可以通过墨水印刷法来低成本大量生产半导体元件的技术备受期待。通过用印刷法制造，还可以在包装纸等的表面直接张贴元件。
关于用途，设想用于物联网（IoT）的IC等。据渡边副教授表示，包括安装在内，“计划将每枚芯片的成本降至1日元”。
如果能通过此次的技术降低IC的价格和安装成本，预计零售店销售的数百日元左右的商品也可以通过无线自动识别（RFID）标签进行管理。
纳米磨砂玻璃还有望用于有机半导体以外的用途。不仅是亲水性，这种玻璃还具备表面光滑、不容易脏和透明的特征。能以相对简单的工序制作也是其优点之一。研究团队期待用于各种用途，包括汽车的挡风玻璃。
日文：松元则雄、《日经产业新闻》，2021/04/19
中文：JST客观日本编辑部
