2017 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of atomic layer devices and control of their electronic properties using soft materials
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15K13497
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
島津 佳弘 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70235612)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電界効果 / 層状半導体 / 2硫化モリブデン / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 電界効果トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
いくつかの種類の層状半導体物質を使って電界効果トランジスタ（FET）素子を作製し、それらの電気伝導特性を調べた。作製プロセスにおいて、ソフトマテリアルであるゲルシートの有効性を明らかにした。
１. ２硫化モリブデンMoS2 は原子層までの薄い薄片が容易に得られる遷移金属ダイカルコゲナイド物質であり、従来使われているSi 材料の微細化の限界を超える可能性があることからも、近年、内外で活発に研究が進められている。本研究において、ソース・ドレイン電極として用いる金属の種類が、伝導特性に顕著な影響を及ぼすことが明らかになった。具体的には、一般的に使われているTi/Au電極の場合と比較して、Al電極を使った場合、電気伝導度が非常に大きいことが見出された。また、電気抵抗の温度依存性を室温から約13Kの範囲で調べた結果、ゲート電圧に依存する金属絶縁体転移が観測されたが、この現象についても、Ti/Au電極の場合とAl電極の場合で、顕著な違いがみられた。これらの結果は、Al電極の場合、著しくキャリア密度が増加していることを示唆しており、Al電極からMoS2への電荷移動が起きているものとして理解することができる。
２．最終年度には、比較的研究例の少ない遷移金属ダイカルコゲナイド物質の例として、ZrS2 とTiTe2を化学輸送法により合成し、バックゲート型FET素子としての電気伝導特性を調べた。TiTe2の方は、純良な単結晶を育成することができなかったが、ZrS2については、純良な単結晶が得られ、n-channel のFET特性を観測した。過去に報告されているSiO2/Si基板の上に作製したZrS2 素子でみられたオンオフ比（ゲート電圧によって制御できるオン状態とオフ状態での電気抵抗の比）よりもはるかに大きなオンオフ比を観測することができ、この物質のデバイス応用における優位性を確認することができた。
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