超薄型フレキシブル温度センサー性能を高める新しい転写戦略を開発(Scientists Develop New Transfer Strategy to Boost Ultra-Thin Flexible Temperature Sensor Performance)

2025-12-13 中国科学院(CAS)

中国科学院新疆理化技術研究所の研究チームは、超薄型フレキシブル温度センサーの性能向上を目的に、新たな「水溶性犠牲層アシスト転写」戦略を開発した。高感度を得るために必要な高温プロセスと、耐熱性の低い柔軟基板との非適合という課題に対し、感温材料の高温処理と柔軟基板上でのデバイス形成を分離することで解決した。本手法により、総厚さ40マイクロメートルの超薄型センサーを実現した。さらに、GeO₂/Ta₂O₅/MCOからなるヘテロ接合界面を設計し、元素拡散や熱応力差を抑制することで信頼性を向上させた。その結果、温度抵抗係数(TCR)-4.1%/℃、応答時間192msという高性能と、曲げや熱衝撃下での安定動作を両立した。本成果は、電子皮膚やウェアラブル機器など次世代柔軟知覚システムの発展に重要な技術基盤を提供する。

超薄型フレキシブル温度センサー性能を高める新しい転写戦略を開発(Scientists Develop New Transfer Strategy to Boost Ultra-Thin Flexible Temperature Sensor Performance)
PI/MnCo2O4/Ta2O5 Flexible Temperature Sensor. (Image by YAN Xijun)

<関連情報>

極めて高い安定性を備えた高感度フレキシブル温度センサーのための水溶性GeO 2転写超薄PI/MnCo 2 O 4 /Ta 2 O 5ヘテロ構造 Water-Soluble GeO2-Transferred Ultrathin PI/MnCo2O4/Ta2O5 Heterostructures for High-Sensitivity Flexible Temperature Sensors with Extreme Stability

Xijun Yan,Yuxian Song,Xinmiao Wang,Bo Yang,Jian Wang,Yingying Dou,and Wenwen Kong
ACS Applied Materials & Interfaces  Published November 30, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acsami.5c19044

Abstract

Despite advancements in flexible temperature sensors, achieving high sensitivity with robust stability remains a critical challenge. In this work, we present a 40 μm-thick ultrathin, flexible negative temperature coefficient (NTC) sensor based on PI/MnCo2O4/Ta2O5, fabricated via a water-soluble GeO2 sacrificial layer transfer technique. The sensor exhibits exceptional performance, including a high temperature coefficient of resistance (TCR) of −4.1%/°C, outstanding mechanical durability (ΔR < 4% after 10,000 bending cycles), and remarkable thermal stability (ΔR < 1.5% under thermal shock). The B25/50 value remains stable at 3650–3750 K, confirming excellent compositional reliability. Demonstrations in robotic e-skin and real-time respiratory monitoring highlight its potential for next-generation wearable technologies. This work provides a scalable strategy for high-performance flexible sensors in extreme environments.

0400電気電子一般
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