Yano E plus 2021년 4월호(NO.157)
내용목차
≪주목시장 포커스≫
차세대 기능성 박막의 동향(7) ~환경·에너지 기능박막~ (3~42 페이지)
~에너지 플로우에서 디바이스의 성패를 좌우하는 2차전지, 연료전지, 태양전지, 열전 변환 소자 등 관련 재료개발에 주목~
1. 차세대 환경·에너지 기능박막
2. 차세대 환경·에너지 기능박막의 주요 라인업
2-1. 2차전지
2-2. 연료전지
2-3. 태양전지
2-4. 열전 변환 소자
3. 차세대 환경·에너지 기능박막의 시장규모 예측
【그림·표1. 차세대 환경·에너지 기능박막의 국내 및 WW 시장규모 예측 (금액: 2020-2030년 예측)】
4. 차세대 환경·에너지 기능박막 관련 기업·연구기관의 대응동향
4-1. 국립대학법인 규슈대학
(1) 그래핀에 주목하는 이유
(2) 초고품질의 단층 그래핀 합성과 성장기구
【그림1. 초고품질 단층 그래핀의 CVD 프로세스와 기존 합성법의 차이】
【그림2. Cu (111) 면상에 성장한 그래핀의 모델도】
【그림3. 그래핀을 이용한 트랜지스터】
(3) 2층 그래핀의 제작과 물성
【그림4. AB적층 2층 그래핀의 선택 성장기구와 전사한 2층 그래핀 사진】
【그림5. 2층 그래핀으로의 인터칼레이션】
(4) 2차원 원자박막의 창제와 신에너지·일렉트로닉스 응용
【그림6. 2차원 절연물질로 기대되는 다층 h-BN의 구조와 단면 전자 현미경 사진】
【그림7. 다양한 캐리어 이동도와 밴드 갭을 가진 2차원 원자 박막】
(5) 2차원 원자막의 적층, 면내 헤테로 구조의 창출과 신기능 탐색
【그림8. 반데르발스 힘에 의한 완전히 새로운 헤테로 적층 물질의 창제와 인터칼레이션 융합의 이미지】
4-2. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소
【그림9. 초박막 Ge구조의 형성 프로세스】
【그림10. 초박막 Ge구조 단면의 TEM 상】
【그림11. 초박막 Ge층에서의 전자이동도 시트 전자밀도의존성】
4-3. 국립대학법인 도쿄공업대학(1)
【그림12. SOFC의 작동 기구 (a)산화물 이온 전도 타입 (b)프로톤 전도 타입】
【그림13. (a)페로브스카이트형 구조 (b)프로톤 전도체 LWO의 결정구조】
【그림14. LWO 중 프로톤 확산경로 모식도】
【그림15. LWO67, BZY20 (BaZr 0.8Y 0.2O3-δ) 및 BZCYb1711 (BaZr 0.1Ce 0.7Y 0.1O.1O3-δ) 전해질막에 의한 이론 셀 효율의 전류밀도의존성 (전해질막 두께: 10µm, 발전온도: 873K, 애노드 분위기: 3% 가습 H2, 캐소드 분위기: 3% 가습공기)】
【그림16. 애노드 지지형 셀의 단면SEM 상】
4-4. 국립대학법인 도쿄공업대학(2)
(1) 웨이퍼급 품질의 태양전지용 실리콘 박막을 기존보다 10배 이상 빠른 속도로 제작
【그림17. zone heating recrystallization method (ZHR method)의 모식도(왼쪽)와 외관(오른쪽)】
【그림18. 급속증착(RVD)법에 의한 Si의 에피택시얼성장】
【그림19. Si의 이중 다공질 구조(DLPS)의 최적화 (a)c-Si 웨이퍼 위의 DLPS 단면 SEM상 (b)ZHR 전의 DLPS 표면 AFM상 (c)ZHR 후의 DLPS 표면 AFM상】
【그림20. DLPS의 박막 c-Si 박리 프로세스】
(2) ZHR법에 의한 페로브스카이트 태양광 흡수층의 대입경(大粒徑)화와 발전 특성의 관계
【그림21. 페로브스카이트층에 대한 ZHR법의 적용】
【그림22. 태양전지 특성에 미치는 결정립 크기의 영향 (a)단락전류밀도(Jsc) (b)개방전압(Voc) (c)곡선인자(FF) (d)에너지 변환 효율(PCE)】
4-5. 국립대학법인 도쿄대학
(1) 실리콘계 열전 변환 디바이스 개발
(2) 나노구조화에 의한 반도체 박막 재료의 열물성·열류 제어
【그림23. 패터닝을 통해 열전재료의 성능 지수를 개선하는 구조(ZT: 성능지수, σ: 전기전도율, S: 제벡계수, κ: 열전도율)】
【그림24. 실제로 다결정 Si에 패터닝한 사례】
【그림25. 열전변환 디바이스 구조와 패터닝 사례】
【그림26. 에너지 하베스터를 갖춘 센서노드의 사례】
4-6. 국립대학법인 도호쿠대학
(1) 초대용량·저소비전력·고성능 비휘발성 메모리 실현에 길을 닦는 MTJ소자의 미답 한 자리 수 nm 영역의 동작 실현
【그림27. 본 연구에서 제안한 형상 자기 이방성을 이용한 자기터널 접합(a)과 기존형 계면 자기 이방성을 이용한 자기터널 접합(b)을 비교한 모식도】
【그림28. 제작한 MTJ소자의 전류 유기 자화 반전의 측정 결과】
(2) 세계 최소 자기 MTJ소자의 고성능 동작을 실증
【그림29. (a)기존형 형상 자기 이방성 MTJ소자 구조(2018년 개발) (b)이번에 제안한 정자기 결합을 가진 적층구조를 이용한 형상 자기 이방성 MTJ소자 구조의 모식도】
【그림30. 본 연구에서 제작한 정자기 결합이 있는 새로운 구조 형상 자기 이방성 MTJ소자의 전압 펄스를 통한 자화 반전의 측정결과】
4-7. 국립대학법인 도카이국립대학기구 나고야대학
【그림31. 오노에연구실의 연구개요】
【그림32. (a)C60 박막의 결정 구조도 (b)금속적 성질을 나타내는 1 차원 요철주기 풀라렌 폴리머의 구조도】
【그림33. (A)C60 박막의 적외 스펙트럼 (B)대기 노출 후에 출현한 피크로 예측되는 생성물의 이론 스펙트럼과의 비교】
【그림34. C60 박막의 적외 스펙트럼: (a)대기 노출 전 (b)대기 노출 후 (c)탄산이온의 이론 적외 스펙트럼】
【그림35. (A)1차원 요철 C60 폴리머 박막의 모델구조 (B)나노공간 내의 고분자 사슬 간에 핀닝된 CO2 분자의(a), 변각진동으로 활성화된 CO2와 H2O사이에 활성 착합체가 형성하는(b), H2CO3가 생성하는(c)모양 (C)CO2의 결합각의 변화에 대한 프론티어 궤도의 에너지 변화의 모습】
4-8. 학교법인 와세다대학
(1) SENSIC의 역할
【그림36. SENSIC 건물의 구조와 외관】
【그림37. 슈퍼 드라이룸과 2차전지 제작 라인】
(2) Li-S 배터리 개발
【그림38. Li-S 전지 설계의 개념 (에너지 밀도와 C rate)】
【그림39. Li-S 전지 정극 제작을 위한 신공법】
【그림40. 음극 특성을 개선하기 위한 고액 계면의 나노구조를 제어】
【그림41. 2차전지의 열화 요인】
5. 차세대 환경·에너지 기능박막의 미래 전망
스마트센싱 시리즈(3) 프린티드 센서 관련 시장 ②플레이어 편 (43~68페이지)
~당분간 FHE형 웨어러블 단말기와 스마트 패키지로 증가~
1. 머리말
1-1. 많은 센서가 공정 일부에 인쇄를 도입
1-2. 유기센서에는 다양한 이점이 있다
【그림1. 스크리닝 인쇄에 의한 유기센서의 제조공정(이미지)】
【그림2. 대면적 유기 TFT 어레이 응용 예 (감압시트센서)】
1-3. 반도체업계 단체도 FHE에 주력
【그림3. FHE형 센서의 구조 예 (상시 모니터링 바이탈 센서의 사례)】
【그림4. FHE 디바이스/센서의 사례(RtoR 생산품: 중앙, 땀 센서: 오른쪽)】
2. 프린티드센서의 인쇄방식과 제품화 동향
2-1. '인쇄'와 '도공'의 차이점
2-2. 인쇄형 센서의 주요 인쇄방식
(1) 스크린 인쇄
【그림5. 스크린 인쇄의 개념(왼쪽)과 플렉시블 온도센서에 대한 이용 예】
【그림6. MITSUI FINE CHEMICALS이 개발한 초미세 스크리닝 인쇄의 이용 예】
(2) 기타 인쇄방식
2-3. 프린티드 센서의 제품 예
(1) 인쇄형 온도 센서
【그림7. 산업기술종합연구소의 온도 분포 계측용 시트에 배열된 감온성 저항체】
(2) 인쇄형 투명 도전막/필름
(3) 기타 인쇄형 센서
3. 프린티드 센서 시장의 향후 전개
3-1. 인쇄형 센서의 총 시장규모 추이
【그림·표1. 프린티드 센서의 WW 총 시장규모 추이 (금액: 2019-2024년 예측)】
3-2. 기타 인쇄형 센서의 현황
【그림·표2. 인쇄형 센서의 종류별 WW 시장규모 (비 바이오센서) (금액: 2019년)】
3-3. 기타 인쇄형 센서의 현황
【그림·표3. 인쇄형 센서 인쇄법 방식별 WW 시장내역 (금액: 2019년, 2024년 예측)】
4. 프린티드 센서 관련기업 사례
4-1. Brewer Science, Inc.
【그림8. Brewer Science의 인쇄형 플렉시블 센서】
4-2. ISORG, SA. / Techno Alpha 주식회사
【그림9. 유기센서의 구조(왼쪽)와 동 이미지센서 칩(중앙), 동 굴곡성(오른쪽)】
4-3. Elephantech 주식회사
【그림10. FPC의 「서브트랙티브법」에 의한 제조공정】
【그림11. FPC의 「세미 에디티브법」에 의한 제조공정】
【그림·표4 「퓨어 에디티브®법」의 제조공정과 도입효과(표)】
【그림12. 퓨어 에디티브®법에 의한 P-Flex®PET(왼쪽)와 P-Flex®PI(오른쪽)】
【그림13. Elephantech의 생체전극(왼쪽·중앙)과 전기화학센서(오른쪽)】
【그림14. Elephantech의 IMPC®(In-Mold Printed Circuit)공법】
4-4. 다나카귀금속공업 주식회사
【그림15. SuPR-NaP법의 인쇄 프로세스】
【그림16. SuPR-NaP법의 은나노 입자와 보호막의 거동】
【그림17. SuPR-NaP법에 의한 투명 도전막의 시작 예(왼쪽)와 특성(오른쪽)】
【그림18. RtoR로 생산된 센서필름과 응용 예(터치센서 모듈)】
【그림19. 메탈 메쉬 필름의 단면 2층구조와 앱 예(이미지)】
≪차세대 시장 트렌드≫
환경 대책차 시장의 동향과 향후 전망(1)(69~78페이지)
~ 배터리 EV 개발과 판매가 확대되고 있지만 각사 각국의 다양한 사정 있음~
1. 세계 EV 개발의 개요
1-1. 유럽 OEM 각사의 동향
【표1. 유럽의 OEM 각사의 BEV/PHEV의 개발·판매 상황】
(1) VW
(2) 메르세데스벤츠, BMW
(3) 기타 OEM
1-2. 미국 OEM 각사의 동향임
【표2. 미국 OEM 각사의 BEV/PHEV의 개발·판매 상황】
1-3. 일본 OEM 각사의 동향
【표3. 일본 OEM 각사의 BEV/PHEV의 개발·판매 상황】
1-4. 기타 지역 OEM각사의 동향
【표4. 기타 지역 OEM 각사의 BEV/PHEV 개발·판매 상황】
테라헤르츠파 관련 기술동향 (79~119페이지)
~ 계측·센싱, 이미징, 분광분석, 무선통신 등 다방면으로 응용이 기대, 실용화를 위한 기술개발이 진행되고 있다~
1. 테라헤르츠파란
2. 테라헤르츠파의 애플리케이션
2-1. 통신
2-2. 계측·센싱
2-3. 이미징
2-4. 분광분석
3. 테라헤르츠파의 시장규모 추이와 예측
【그림·표1. 테라헤르츠파의 WW 시장규모 추이와 예측 (금액: 2020-2030년 예측)】
【그림·표2. 테라헤르츠파의 용도별 WW 시장규모 추이와 예측 (금액: 2020-2030년 예측)】
4. 테라헤르츠파 관련 기업·연구기관의 대응동향
4-1. 국립대학법인 오사카대학(1)
(1) 테라헤르츠 마이크로유로칩을 이용한 초고감도 바이오케미컬센서 개발
【그림1. 테라헤르츠 마이크로유로칩에 의한 용액 측정 모식도】
(2) 카본나노튜브(CNT)의 테라헤르츠 여기자의 거동 해명
【그림2. 고배향 CNT로 제작한 광전도 안테나 스위치와 실험장치의 개략도】
(3) 0.5mm 미만의 조기 유방암을 선명하게 염색하는 테라헤르츠 이미징에 성공
【그림4. 유방암 조직의 테라헤르츠 이미지(상단)와 염색 이미지(하단)】
4-2. 국립대학법인 오사카대학(2)
(1) 공명 터널 다이오드(RTD)와 포토닉 결정의 융합에 의한 테라헤르츠 집적기반기술의 창성
(2) 미개한 전자파 테라헤르츠파의 검출 감도를 1만배로 향상
【그림5. RTD를 이용한 동기검파방식의 설명도】
【그림6. 동기검파(본 연구)와 직접검파(기존 방식)의 테라헤르츠파 검파 특성 비교】
【그림7. 무선통신 실험결과 (삽입도: 제작한 RTD 사진)】
(3) 세계최초로 풀 해상도 8K동영상을 비압축으로 무선전송 달성
4-3. 국립대학법인 교토대학
(1) 고온 초전도체 고유 조셉슨 접합의 협력적 양자터널현상
【그림8. Bi2212의 결정 구조】
(2) 초전도체를 이용한 테라헤르츠 광원
(3) 테라헤르츠 양자통신 디바이스 창성으로 이어지는 초전도체 테라헤르츠 광원의 동기현상을 처음으로 관측
【그림9. (a)기판 상에 제작한 2개의 초전도체 광원의 SEM상 (b)동기된 2개의 초전도체 광원의 모식도】
4-4. 국립대학법인 도호쿠대학
(1) 비선형 광학효과에 의한 테라헤르츠파 발생
【그림10. 모의 테라헤르츠파 발생장치 사진(왼쪽) 및 구성모식도(오른쪽)】
【그림11. 비선형 광학결정을 이용한 차주파 혼합 효과에 의한 테라헤르츠파 발생을 나타낸 모식도】
(2) 테라헤르츠파의 응용
①인프라 설비 비파괴검사
【그림12. 세라믹 스타일의 접착 불량상태를 검출한 사례】
② 인체의 비침습적 검사
③ 기타 애플리케이션
4-5. 국립대학법인 도쿠시마대학
【그림13. 광 주파수 빗(comb)과 THz 주파수 빗】
【그림14. THz 주파수 빗의 스펙트럼 취득】
【그림15. THz-DCS 실험 장치 모식도】
【그림16. 연기가 혼재한 가스의 동적 모니터링 결과. 테라헤르츠 스펙트럼의 시간적 변화(왼쪽) 및 커브피팅 결과(오른쪽)】
4-6. 국립대학법인 나고야공업대학
① 페이즈드 어레이
② 디지털 빔 형성(DBF)
③ 지향성 전환 멀티빔 안테나
④ 어레이에 의한 지향성 주사
⑤ 멀티빔 렌즈 안테나에 의한 지향성 주사
【그림17. 1차 방사기 동시급전 페이즈드 렌즈 안테나】
⑥빔 전환렌즈 안테나 크로스오버 수준저하 회피
【그림18. 1차 방사기 전환 페이즈드 렌즈 어레이 구성】
4-7. 국립대학법인 도카이국립대학기구 나고야대학
①테라헤르츠파 발생/검출
【그림19. (a)파라메트릭 테라헤르츠 발생기(TPG) (b)광주입형 TPG(is-TPG) (c)is-TPG의 원리를 이용한 테라헤르츠 검출】
② 다파장 테라헤르츠파 동시 발생/검출
【그림20. 다파장 동시 발생/검출 실험계 모식도】
③ 고속파장 전환에 의한 실시간 분광
【그림21. DMD를 이용한 ECLD를 도입한 고속파장 전환 is-TPG 실험계의 모식도】
4-8. 일본전신전화 주식회사(NTT)
(1) 테라헤르츠 센싱에 적용 가능한 500GHz대 20dB 이득 증폭기 IC를 구현
【그림22. 중화회로의 모식도】
【그림23. 시제한 증폭기 칩 외관 사진】
【그림24. 증폭기 IC의 회로도와 토너먼트 배열의 모습】
(2) 세계 최고속도, 800GHz를 넘는 스위칭 성능의 트랜지스터 개발
【그림25. 트랜지스터의 종류와 특징 및 지금까지의 동작속도의 한계】
【그림26. 이번에 개발한 트랜지스터 단면모식도(왼쪽) 기존기술(오른쪽)】
【그림27. 이번에 개발한 트랜지스터의 SEM상】
【그림28. 베이스 전극 면적의 대폭 절감을 실현한 개발기술】
【그림29. 노드 및 주파수로 본 성과의 평가】
①InP계 화합물 반도체 결정 성장 기술
【그림30. InP계열 재료 성장 기술의 고도화로 고속화를 실현】
②HBT제조기술
4-9. ROHM 주식회사
【그림31. 다른 방식과 비교한 RTD 주파수에 따른 출력 특성 ※주황색 주파수대는 테라헤르츠 갭(광원과 검출기 기술이 미개척 영역)을 표시】
【그림32. RTD칩의 치수와 실물사진(왼쪽) 및 전압전류특성(오른쪽)】
【그림33. RTD의 발진기 특성(왼쪽)과 검출기 특성(오른쪽)】
5. 테라헤르츠파의 기술 과제와 장래 전망
≪타임리 리포트≫
'오토모티브 월드 2021' 리포트 (120~132페이지)
~늘어나는 주변환경에 이로운 발상의 비즈니스 모델~
1. 배경
2. 전천후형 시험연구소
[그림1. 고베 R&D센터]
[표1. '전천후형 시험연구소 개요]
[표2. 시험 범위]
【그림2. 각종 시험의 모습 (a)강설 시험, (b)착설 시험】
【그림3. 각종 시험의 모습 (c)강우 시험, (d)태양광 시험, (e)안개 시험, (f)기류 시험】
[표3. 복합 시험 예]
[그림4. 전천후형 시험연구소의 특징]
[그림5. 모빌리티 시장용 사례]
[그림6. 눈의 재현]
[그림7. 안개의 재현]
【그림8. 태양광의 재현】
3. 향후 대응
4. 기업개요
[표4. ESPEC 주식회사 개요]
1. 개최개요
【사진1. 수강생의 의자가 넓은 간격으로 비스듬히 늘어서 있는 강연회장】
【사진2. 2021 도쿄올림픽용으로 좌우로 나뉘는 입구】
2. 2021년 CASE 동향
3. 각사의 전시상황
3-1. CASE 관련 전시 상황
【사진3. NEC가 어필하는 스마트시티 상정 돌봄 솔루션】
【사진4. JVCK가 어필하는 기업, 고객, 사회, 근로자에게 다 좋은 CABmee 택시 합승 솔루션】
【사진5. Sompo Japan의 사고를 방지하는 보험 「Level Ⅳ Discovery」】
3-2. 자동차용 소프트웨어 관련 전시현황
【사진6. VeriServe의 소프트웨어 검증 서비스】
【사진7. FORUM8의 VR 시뮬레이터】
4. 전문기술 세미나
4-1. JASPAR / 닛산자동차의 자동차용 소프트웨어
4-2. 소니의 VISION-S
4-3. Hitachi Astemo의 소프트웨어 개발력 강화
마지막으로
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