高移動度半導体薄膜の低温プロセス技術に基づく超高速フレキシブルCMOSの開発
Project/Area Number |
20J01059
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Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 国内 |
Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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Research Institution | Kyushu University |
Principal Investigator |
茂藤 健太 九州大学, 総合理工学研究院, 特別研究員(PD)
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Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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)
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Keywords | ゲルマニウムスズ / 薄膜トランジスタ(TFT) / 固相成長 / 薄膜トランジスタ |
Outline of Research at the Start |
本研究では、超高速薄膜トランジスタ(TFT)をプラスチック上に創出すると共に、CMOS動作を実証することを目的とする。具体的には、以下を実施する。 ① シーズのp型GeSn薄膜について、欠陥の低減・補償により正孔密度を低減する。 ② 低温ドーピング技術を構築し、n型化する。 ③ 受入研究者のシーズ「金属/Geショットキー接合技術」を適用して優れたソース・ドレイン(S/D)接合を確立するとともに、反転動作のp/nチャネルTFTを実現する。 ④ 上記のp/n-TFTを組み合わせ、世界初となるプラスチック上GeSnによる高速CMOS動作を実証する。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、プラスチック上のpチャネル/nチャネル薄膜トランジスタ(TFT)からなるCMOSを構築し、ウェアラブルで高性能な情報端末を実現することを目指して研究を進めてきた。これを実現し得る半導体材料として、GeおよびGeSnに着眼し、前年度までに、pチャネルGeSn-TFTの高性能化とnチャネルTFTに向け必須となる低電子障壁を有する金属/Geコンタクトの形成を実現した。本年度は、金属/Geコンタクトの更なる理解・制御とnチャネルTFTの作製に取り組んだ。 前年に形成したp型Ge上ZrNショットキー障壁について、ZrN/多結晶Ge構造の断面構造を詳細に観察したところ、界面に窒素を含む非晶質層が形成されていることが明らかになった。これは、低電子障壁の実現を困難にしていたフェルミレベルピニング(FLP)を界面層の窒素由来のダイポールが緩和していることを示唆している。このZrN/非晶質界面層/多結晶Ge構造について、ZrNを選択エッチングした後、仕事関数の異なる種々の金属を形成する実験を行った。この結果、金属の仕事関数を反映して整流特性の変化が確認でき、多結晶Ge上でショットキー障壁高さの広範な制御が可能であることを示すことができた。本技術は、TFTのみならず、金属コンタクトを持つあらゆる多結晶Geの電子デバイスにも適用可能である。これまでに構築してきた技術を元に、多結晶Ge上ZrNコンタクトをソース/ドレインに用いたnチャネルTFTを作製した。伝達特性、出力特性から典型的なnチャネルトランジスタ動作が確認できた。このnチャネルTFTを前年度までに確立したpチャネルTFTと組み合わせることで、CMOS回路への応用が期待される。
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Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(28 results)