| Project/Area Number |
19K04534
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Tohoku Gakuin University |
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Principal Investigator |
HARA Akito 東北学院大学, 工学部, 教授 (20417398)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 仁志 東北学院大学, 工学部, 准教授 (70351319)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 薄膜トランジスタ / 多結晶シリコン / 多結晶ゲルマニウム / 高誘電体 / 強誘電体 / 4端子 / 負性容量 / シリコン / ゲルマニウム |
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| Outline of Research at the Start |
IoTエッジデバイスをシリコン以外の基板上に形成する技術は、IoTエッジデバイスの多様化・多機能化とともに今後重要になる。本研究は、代表者が独自開発した高移動度を有する4T LT poly-Si TFTに対してNC技術を融合することで、高移動度(>300 cm2/Vs)・精密Vth制御・小さいs値(<100 mV/dec)の3要素全てを満足させ、Vdd=1.0 Vでgain>10を有するCMOSインバータを安価ガラス基板上で実現することを目指す。これにより、安価ガラス基板上に低価格・低消費電力IoTエッジデバイスを実現するためのデバイス・イノベーションを実現する。
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| Outline of Final Research Achievements |
A CMOS inverter was fabricated using four-terminal (4T) poly-Si TFTs with high-k HfO2 gate dielectric. To operate CMOS inverters at low VDD voltages, it is necessary to control the threshold voltage (Vth). In this study, a 4T structure was used to control Vth, and the gate width of the p-channel was designed to be three times that of the n-channel to balance the on-current. A CMOS inverter with a logic threshold of 0.5 V and a gain of 14 at VDD = 1.0 V was designed successfully. In addition, we successfully operated Cu-MIC 4T poly-GeSn TFTs using HfO2 on a glass substrate.
Ferroelectric HfZrO2 was fabricated using a single target sputtering system. Although ferroelectricity was observed in the RTA thin film, it was weak. This is due to the formation of an additional oxide layer at the interface.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
IoTエッジデバイスをシリコン以外の基板上に形成する技術は、IoTエッジデバイスの多様化・多機能化とともに今後重要になる。代表者が独自開発した高移動度を有する４端子低温多結晶シリコンTFTに対して負性容量技術を融合することで、高移動度(>300 cm2/Vs)・精密Vth制御・小さいs値(<100 mV/dec)の3要素全てを満足させ、Vdd=1.0 Vでgain>10を有するCMOSインバータを安価ガラス基板上で実現することを目指した。これにより、安価ガラス基板上に低価格・低消費電力IoTエッジデバイスを実現するためのデバイス・イノベーションを実現する。
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