定期刊行物

　内容目次　

≪注目市場フォーカス≫
次世代機能性薄膜の動向(7)　 ～環境・エネルギー機能薄膜～　（3～42ページ）
～エネルギーフローにおいてデバイスの成否を握る二次電池、燃料電池、太陽電池、熱電変換素子等に関わる材料開発が注目されている～

1．次世代環境・エネルギー機能薄膜とは
2．次世代環境・エネルギー機能薄膜の主要ラインナップ
2-1．二次電池
2-2．燃料電池
2-3．太陽電池
2-4．熱電変換素子
3．次世代環境・エネルギー機能薄膜の市場規模予測
【図・表1．次世代環境・エネルギー機能薄膜の国内およびWW市場規模予測（金額：2020-2030年予測）】
4．次世代環境・エネルギー機能薄膜に関連する企業・研究機関の取組動向
4-1．国立大学法人九州大学
(1)グラフェンに注目する理由
(2)超高品質な単層グラフェンの合成と成長機構
【図1．超高品質単層グラフェンのCVDプロセスと従来の合成法との違い】
【図2．Cu(111)面上に成長したグラフェンのモデル図】
【図3．グラフェンを用いたトランジスター】
(3)二層グラフェンの作製と物性
【図4．AB積層二層グラフェンの選択成長機構と転写した二層グラフェンの写真】
【図5．二層グラフェンへのインターカレーション】
(4)2次元原子薄膜の創製と新エネルギー・エレクトロニクス応用
【図6．2次元絶縁物質として期待される多層h-BNの構造と断面電子顕微鏡写真】
【図7．様々なキャリア移動度とバンドギャップを持つ2次元原子薄膜】
(5)2次元原子膜の積層・面内ヘテロ構造の創出と新機能探索
【図8．ファンデルワールス力に基づく全く新しいヘテロ積層物質の創製とインターカレーションの融合のイメージ】
4-2．国立研究開発法人産業技術総合研究所（産総研）
【図9．超薄膜Ge構造の形成プロセス】
【図10．超薄膜Ge構造断面のTEM像】
【図11．超薄膜Ge層における電子移動度のシート電子密度依存性】
4-3．国立大学法人東京工業大学(1)
【図12．SOFCの作動機構　(a)酸化物イオン伝導タイプ (b)プロトン伝導タイプ】
【図13． (a)ペロブスカイト型構造 (b)プロトン伝導体LWOの結晶構造】
【図14．LWO中のプロトン拡散経路模式図】
【図15. LWO67、BZY20（BaZr0.8Y0.2O3-δ）、およびBZCYYb1711 （BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ）電解質膜による理論セル効率の電流密度依存性（電解質の膜厚：10µm、発電温度：873K、アノード雰囲気：3%加湿H2、カソード雰囲気：3%加湿空気）】
【図16．アノード支持型セルの断面SEM像】
4-4．国立大学法人東京工業大学(2)
(1)ウェハー級品質の太陽電池用シリコン薄膜を従来の10倍以上の速度で作製
【図17．ゾーンヒーティング再結晶化（ZHR）法の模式図(左)と外観(右)】
【図18．急速蒸着（RVD）法によるSiのエピタキシャル成長】
【図19．Siの二重多孔質構造（DLPS）の最適化 (a)c-Siウェハー上のDLPSの断面SEM像 (b)ZHR前のDLPS表面のAFM像 (c)ZHR後のDLPS表面のAFM像】
【図20．DLPSにおける薄膜c-Si剥離プロセス】
(2)ZHR法によるペロブスカイト太陽電池光吸収層の大粒径化と発電特性の関係
【図21．ペロブスカイト層へのZHR法の適用】
【図22．太陽電池特性に及ぼす結晶粒サイズの影響 (a)短絡電流密度（Jsc） (b)開放電圧（Voc） (c)曲線因子（FF） (d)エネルギー変換効率（PCE）】
4-5．国立大学法人東京大学
(1)シリコン系熱電変換デバイスの開発
(2)ナノ構造化による半導体薄膜材料の熱物性・熱流制御
【図23．パターニングによって熱電材料の性能指数を改善する仕組み（ZT：性能指数、σ：電気伝導率、S：ゼーベック係数、κ：熱伝導率）】
【図24．実際に多結晶Siにパターニングした事例】
【図25．熱電変換デバイス構造とパターニングの事例】
【図26．エネルギーハーベスターを備えたセンサーノードの事例】
4-6．国立大学法人東北大学
(1)超大容量・低消費電力・高性能不揮発性メモリーの実現に道筋をつけるMTJ素子における未踏の一桁nm領域の動作実現
【図27．本研究で提案した形状磁気異方性を利用した磁気トンネル接合(a)と、従来型の界面磁気異方性を利用した磁気トンネル接合(b)を比較した模式図】
【図28．作製したMTJ素子の電流誘起磁化反転の測定結果】
(2)世界最小磁気MTJ素子の高性能動作を実証
【図29．(a)従来型形状磁気異方性MTJ素子構造（2018年開発） (b)今回提案した静磁気結合を有する積層構造を用いた形状磁気異方性MTJ素子構造の模式図】
【図30．本研究で作製した静磁気結合を有する新構造形状磁気異方性MTJ素子の電圧パルスによる磁化反転の測定結果】
4-7．国立大学法人 東海国立大学機構 名古屋大学
【図31．尾上研究室の研究概要】
【図32．(a) C60薄膜の結晶構造図 (b)金属的性質を示す1次元凹凸周期フラーレンポリマーの構造図】
【図33．(A)C60薄膜の赤外スペクトル (B)大気暴露後に出現したピークと予測される生成物の理論スペクトルとの比較】
【図34．C60薄膜の赤外スペクトル：(a)大気暴露前 (b)大気暴露後 (c)炭酸イオンの理論赤外スペクトル】
【図35．(A)1次元凹凸C60ポリマー薄膜のモデル構造(B)ナノ空間内のポリマー鎖間でピン留めされたCO2分子の(a)、変角振動で活性化されたCO₂とH2Oとの間で活性錯合体が形成する(b)、H₂CO₃が生成する(c)様子 (C)CO₂の結合角の変化に対するフロンテイア軌道のエネルギー変化の様子】
4-8．学校法人早稲田大学
(1)SEnSICの役割
【図36．SEnSIC建物の作りと外観】
【図37．スーパードライルームと二次電池作製ライン】
(2)Li-S電池開発
【図38．Li-S電池設計の考え方（エネルギー密度とCレート）】
【図39．Li-S電池正極作製のための新工法】
【図40．負極特性の改善のための固液界面のナノ構造を制御】
【図41．二次電池の劣化要因】
5．次世代環境・エネルギー機能薄膜の将来展望

スマートセンシングシリーズ（3）プリンテッドセンサー関連市場②プレイヤー編　（43～68ページ）
～当面はFHE型ウエアラブル端末やスマートパッケージで増加する～

1．はじめに
1-1．多くのセンサーが工程の一部に印刷を導入
1-2．有機センサーには様々な利点がある
【図1．スクリーニング印刷による有機センサーの製造工程（イメージ）】
【図2．大面積有機TFTアレイ応用例（感圧シートセンサー）】
1-3．半導体業界団体もFHEに注力
【図3．FHE型センサーの構造例（常時モニタリングバイタルセンサーの事例）】
【図4．FHEデバイス/センサーの事例（RtoR生産品：中、汗センサー：右）】
2．プリンテッドセンサーの印刷方式と製品化の動向
2-1．「印刷」と「塗工」の違い
2-2．印刷型センサーの主要印刷方式
（1）スクリーン印刷
【図5．スクリーン印刷の概念（左）とフレキシブル温度センサーへの利用例】
【図6．三井化学ファインが開発した超微細スクリーニング印刷の利用例】
（2）その他の印刷方式
2-3．プリンテッドセンサーの製品例
（1）印刷型温度センサー
【図7．産総研の温度分布計測用シートに配列された感温性抵抗体】
（2）印刷型透明導電膜/フィルム
（3）その他の印刷型センサー
3．プリンテッドセンサー市場の今後の展開
3-1．印刷型センサーの総市場規模推移に
【図・表1．プリンテッドセンサーのWW総市場規模推移（金額：2019-2024年予測）】
3-2．その他の印刷型センサーの概況
【図・表2．印刷型センサーの種類別のWW市場規模（非バイオセンサー）（金額：2019年）】
3-3．その他の印刷型センサーの概況
【図・表3．印刷型センサー印刷法の方式別WW市場内訳（金額：2019年、2024年予測）】
4．プリンテッドセンサー関連企業の事例
4-1．Brewer Science,Inc./ブリュワーサイエンス合同会社
【図8．Brewer Scienceの印刷型フレキシブルセンサー】
4-2．ISORG, SA. / テククノアルファ株式会社
【図9．有機センサーの構造（左）と同画像センサーチップ（中）、同屈曲性（右）】
4-3．エレファンテック株式会社
【図10．FPCの「サブトラクティブ法」による製造工程】
【図11．FPCの「セミアディティブ法」による製造工程】
【図・表4．「ピュアアディティブ®法」の製造工程と導入効果（表）】
【図12．ピュアアディティブ®法によるP-Flex®PET（左）とP-Flex®PI（右）】
【図13．エレファンテックの生体電極（左・中）と電気化学センサー（右）】
【図14．エレファンテックのIMPC®（In-Mold Printed Circuit）工法】
4-4．田中貴金属工業株式会社
【図15．スーパーナップ法の印刷プロセス】
【図16．スーパーナップ法の銀ナノ粒子と保護膜の挙動】
【図17．スーパーナップ法による透明導電膜の試作例（左）とその特性（右）】
【図18．RtoRで生産されたセンサフィルムと応用例（タッチセンサモジュール）】
【図19．メタルメッシュフィルムの片面2層構造とそのアプリ例（イメージ）】

≪次世代市場トレンド≫
環境対策車市場の動向と今後の展望(1)　（69～78ページ）
～バッテリーEV開発と販売が拡大しつつも各社各国の様々な事情あり～

1．世界のEV開発の概要
1-1．欧州のOEM各社の動き
【表1．欧州におけるOEM各社のBEV/PHEVの開発・販売状況】
（1）VW
（2）メルセデスベンツ、BMW
（3）そのほかのOEM
1-2．米国のOEM各社の動き
【表2．米国におけるOEM各社のBEV/PHEVの開発・販売状況】
1-3．日本のOEM各社の動き
【表3．日本におけるOEM各社のBEV/PHEVの開発・販売状況】
1-4．その他地域のOEM各社の動き
【表4．その他地域におけるOEM各社のBEV/PHEVの開発・販売状況】

テラヘルツ波に関する技術動向　（79～119ページ）
～計測・センシング、イメージング、分光分析、無線通信など、多方面への応用が期待、その実用化に向けた技術開発が進んでいる～

1．テラヘルツ波とは
2．テラヘルツ波のアプリケーション
2-1．通信
2-2．計測・センシング
2-3．イメージング
2-4．分光分析
3．テラヘルツ波の市場規模推移と予測
【図・表1．テラヘルツ波のWW市場規模推移と予測（金額：2020-2030年予測）】
【図・表2．テラヘルツ波の用途別WW市場規模推移と予測（金額：2020-2030年予測）】
4．テラヘルツ波に関連する企業・研究機関の取組動向
4-1．国立大学法人大阪大学(1)
(1)テラヘルツマイクロ流路チップを用いた超高感度バイオケミカルセンサーの開発
【図1．テラヘルツマイクロ流路チップによる溶液測定の模式図】
(2)カーボンナノチューブ（CNT）のテラヘルツ励起子の挙動解明
【図2．高配向CNTで作製した光伝導アンテナスイッチと実験装置の概略図】
(3)0.5mm未満の早期乳癌を鮮明に染色するテラヘルツイメージングに成功
【図4．乳癌組織のテラヘルツ像(上)と染色画像(下)】
4-2．国立大学法人大阪大学(2)
(1) 鳴トンネルダイオード（RTD）とフォトニック結晶の融合によるテラヘルツ集積基盤技術の創成
(2)未開の電磁波テラヘルツ波の検出感度を1万倍に向上
【図5．RTDを用いた同期検波方式の説明図】
【図6．同期検波(本研究)と直接検波(従来方式)のテラヘルツ波検波特性の比較】
【図7．無線通信実験の結果（挿入図：作製したRTDの写真）】
(3)世界で初めてフル解像度8K映像を非圧縮で無線伝送達成
4-3．国立大学法人京都大学
(1)高温超伝導体固有ジョセフソン接合における協力的量子トンネル現象
【図8．Bi2212の結晶構造】
(2)超伝導体を用いたテラヘルツ光源
(3)テラヘルツ量子通信デバイスの創成につながる超伝導体テラヘルツ光源の同期現
象を初めて観測
【図9．(a)基板上に作製した2つの超伝導体光源のSEM像 (b)同期した2つの超伝導体光源の模式図】
4-4．国立大学法人東北大学
(1)非線形光学効果によるテラヘルツ波の発生
【図10．模擬的なテラヘルツ波発生装置の写真(左)および構成模式図(右)】
【図11．非線形光学結晶を用いた差周波混合効果によるテラヘルツ波発生を示した模式図】
(2)テラヘルツ波の応用
①インフラ設備の非破壊検査
【図12．セラミックスタイルの接着不良状態を検出した事例】
②人体の非侵襲的検査
③その他のアプリケーション
4-5．国立大学法人徳島大学
【図13．光コムとTHzコム】
【図14．THzコムのスペクトルの取得】
【図15．THz-DCS実験装置の模式図】
【図16．煙が混在したガスの動的モニタリング結果。テラヘルツ・スペクトルの時間的変化(左)およびカーブフィッティング結果(右)】
4-6．国立大学法人名古屋工業大学
①フェーズドアレイ
②デジタルビームフォーミング（DBF）
③指向性切替マルチビームアンテナ
④アレイによる指向性走査
⑤マルチビームレンズアンテナによる指向性走査
【図17．一次放射器同時給電フェーズドレンズアンテナ】
⑥ビーム切替レンズアンテナのクロスオーバーレベル低下回避
【図18．一次放射器切替フェーズドレンズアレイ構成】
4-7.国立大学法人 東海国立大学機構 名古屋大学
①テラヘルツ波発生／検出
【図19．(a)テラヘルツパラメトリック発生器（TPG）　(b)光注入型TPG（is-TPG）　(c)is-TPGの原理を用いたテラヘルツ検出】
②多波長テラヘルツ波同時発生／検出
【図20．多波長同時発生／検出の実験系の模式図】
③高速波長切り替えによるリアルタイム分光
【図21．DMDを用いたECLDを導入した高速波長切替is-TPGの実験系の式図】
4-8．日本電信電話株式会社（NTT）
(1)テラヘルツセンシングに適用可能な500GHz帯20dB利得の増幅器ICを実現
【図22．中和回路の模式図】
【図23．試作した増幅器チップ外観写真】
【図24．増幅器ICの回路図とそのトーナメント配列の様子】
(2)世界最高速、800GHzを超えるスイッチング性能のトランジスターを開発
【図25．トランジスターの種類と特徴、およびこれまでの動作速度の限界】
【図26．今回開発したトランジスターの断面模式図(左)　従来技術(右)】
【図27．今回開発したトランジスターのSEM像】
【図28．ベース電極面積の大幅削減を実現した開発技術】
【図29．ノードおよび周波数からみた本成果の位置付け】
①InP系化合物半導体結晶成長技術
【図30．InP系材料成長技術の高度化で高速化を実現】
②HBT製造技術
4-9．ローム株式会社
【図31．他の方式と比較したRTDの周波数による出力特性※橙色の周波数帯はテラヘルツギャップ（光源や検出器技術が未開拓の領域）示す】
【図32．RTDチップの寸法と実物写真(左)および電圧電流特性(右)】
【図33．RTDの発振器特性(左)と検出器特性(右)】
5．テラヘルツ波の技術課題と将来展望

≪タイムリーレポート≫
「オートモーティブワールド2021」レポート　（120～132ページ）
～増えてきた周辺環境に利をもたらす発想のビジネスモデル～

1．開催概要
【写真1．受講者の椅子の間隔が広く斜めに並んでいる講演会場】
【写真2． 2021東京オリンピック用に左右に分かれる入口】
2．2021年のCASE動向
3．各社の展示状況
3-1．CASE関連の展示状況
【写真3．NECのアピールするスマートシティ想定の見守りソリューション】
【写真4．JVCKのアピールする四方良しのCABmeeタクシー相乗りソリューション】
【写真5．損保ジャパンの事故を防ぐ保険「Level Ⅳ Discovery」】
3-2．車載ソフトウェア関連の展示状況
【写真6．ベリサーブのソフトウェア検証サービス】
【写真7．フォーラムエイトのVRシミュレータ】
4．専門技術セミナー
4-1．JASPAR/日産自動車の車載ソフトウェア
4-2．ソニーのVISION-S
4-3．日立アステモのソフトウェア開発力強化
最後に