2016 Fiscal Year Research-status Report
フレキシブル基板上への高性能スピントロニクス材料・デバイスの実証
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15K13948
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山田 晋也 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (30725049)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浜屋 宏平 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90401281)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | フレキシブル / スピントロニクス / ゲルマニウム / 薄膜トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、代表者のシーズ技術である『Ge(111)上への高性能スピントロニクス材料の低温形成技術』と既存の『フレキシブル基板上へのGe(111)結晶の低温形成技術』を融合し、フレキシブル基板上への高性能スピンデバイスを実現する基礎技術の開発を目指している。以下に研究実績の概要を示す。
(1)疑似単結晶Ge(111)薄膜を用いた薄膜トランジスタの実証
前年度において疑似単結晶Ge(111)薄膜の電気特性を評価したところ、非常に良好な特性が得られたので、薄膜トランジスタ(TFT)の作製を試みたが、TFTのオフ動作時におけるリーク電流が大きく、十分なON/OFF比が得られなかった。この解決策を探るために調査・検討を様々に行ったところ、オフ動作時におけるリーク電流を抑制するためには、TFT作製に適した疑似単結晶Ge(111)薄膜の作製プロセスの再検討とTFT加工プロセスの改善が必要であることが判った。従来の疑似単結晶Ge(111)薄膜の作製プロセスにチューニングを施すことで、TFT作製に適した疑似単結晶Ge(111)薄膜を得ることに成功した。化学機械研磨によりこのGe(111)薄膜の平坦化と薄膜化を行った後、低温(300℃以下)プロセスを用いてTFT構造に加工したところ、明瞭なトランジスタ動作の観測に成功した。電界効果移動度の値は、低温で作製したp型の有機物半導体TFTや酸化物半導体TFTに比べて高い値を示しており、低消費電力フレキシブル・システムインディスプレイ用の高性能TFTの実現に向けた準備が整いつつあると言える。TFT性能に関しては，低温アニールやトップゲート作製プロセスの改善によって、更に向上する見込みがある。
今後は、疑似単結晶Ge(111)薄膜上へのスピントロニクス素子の実現に向けた研究を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
フレキシブル基板上に形成した疑似単結晶Ge(111)薄膜を利用した薄膜トランジスタの動作実証に成功し、低消費電力フレキシブル・システムインディスプレイのディスプレイ部に相当する要素の技術開発に関して進展があった。そのため、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
フレキシブル基板上への高品質ホイスラー合金薄膜を早期に実現し、それを利用したスピンデバイスの試作・動作実証を進める。
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| Causes of Carryover |
フレキシブル基板上に低温形成した疑似単結晶Ge(111)薄膜を用いて、薄膜トランジスタ技術とスピンデバイス技術の開発を並行して進める予定であったが、進展が見られた薄膜トランジスタ技術に関して研究を中心に進めたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
フレキシブル基板上へ高品質ホイスラー合金薄膜を早期に実現し、それを利用したスピンデバイスの試作・動作実証を目指すため、断面透過型電子顕微鏡像とエネルギー分散型X線分析などの外注の分析費用やデバイス作製・評価に必要な消耗品の購入に充てる。
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