高性能フレキシブルUVセンサ─ ウェアラブル日焼け防止デバイスへの道
見えない紫外線リスクを個人レベルで可視化
目に見えないUV(紫外線)は環境に満ち、過剰曝露は皮膚がん・光老化を招く。天気予報のUV指数は概略値。Tシャツや腕時計型などウェアラブルデバイスで個人の一日中の実紫外線曝露を監視できれば、より正確で実用的な日焼け防止ガイドになる。
NTU開発フレキシブルUVセンサの突出した性能
既存センサ比 応答性 25 倍、感度 330 倍 で、光エレクトロニクス用途要求水準をクリア。
GaN系UVセンサの課題とブレイクスルー
窒化ガリウム(GaN)は発光・制御・伝送・検知特性に優れUVセンサ理想材料だが、従来は剛性基板上作製でフレキシブル/ウェアラブル不向き。他研究のフレキシブルGaNセンサも高性能要求未達(低応答性・低感度)。
NTUチームは 8インチ半導体ウェハ上に、フリースタンディング単結晶 GaN と AlGaN(アルミニウムガリウム窒化物)を、異種薄膜半導体2層からなるヘテロ構造膜として配列。既存産業互換プロセスで製造可能なこの構造は、
- 容易に曲げ可能 → フレキシブルセンサに最適
- 深さ方向に化学組成変化 → 歪み下でも高性能維持
実証試験結果
- 外部歪み(圧縮・平坦・引張)範囲で応答性 529 〜 1340 A/W(光→電気変換能指標)、既存UVセンサ比 約 100 倍
- この応答性が 100 回繰り返し曲げ後も安定 → ウェアラブル統合耐久性実証
- 高温試験でも高性能維持
社会的インパクト
「高性能フレキシブルUVセンサが、個人スマート健康モニタリング等幅広いウェアラブル応用への道を開く」とキム・ムンホ教授(NTU)。皮膚がんは世界的主要がん、主因は太陽UV過剰曝露。オーストラリア(世界最高皮膚がん率)では70歳までに約3人に2人が診断(世界がん研究基金データ)。
「皮膚がんは過剰日光曝露防止で予防可能。屋外活動多い人に特に有用な、推奨曝露量管理ツールとして信頼できるウェアラブルデバイスが期待される」と研究チーム。
センサー
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