2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Rare-metal-free Ga-Sn-O electron devices with defect evaluation
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16K06733
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| Research Institution | Ryukoku University |
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Principal Investigator |
松田 時宜 龍谷大学, 公私立大学の部局等, 研究員 (30389209)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 睦 龍谷大学, 理工学部, 教授 (60368032)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 酸化物半導体 / 薄膜トランジスタ / 熱電素子 / フレキシブルデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、Ga-Sn-O(GTO)を中心とする新しい酸化物半導体材料をデバイスに応用し,従来材料の安定性や資源の安定供給に対する課題を解決することにある。そのため,GTO TFTなどのデバイスを詳細に評価し,その特性の要因となる材料物性との相関を明らかにする。また,今回発見されたGTO材料を様々なデバイスへと応用し,新しいデバイス群を形成することを目的として研究を行った。
GTO TFTは，インジウムを含まないにもかかわらず電界効果移動度が高く，オフ電流は低く，オン電流は高いという非常に良好な特性を示す。またドレイン電流の飽和特性は非常に安定していることが明らかになった。さらに,GTO TFTの熱・光照射下における電圧ストレス耐性においてはバックチャネル側の保護膜がない状態でも良好であり，他の酸化物半導体TFTでも課題となるNBIS耐性も良好であった。
GTO TFTは最高プロセス温度200℃でも形成でき,TFT特性は十分なものが得られることが明らかになった。
これらの要因は,GTOを構成するGa2O3が酸化物状態として安定であり,Sn4+の電子構造がIn3+と同じ状態を取るため高移動度を実現できること,また二価のアモルファスSnOはp型伝導を示し，四価のSnO2はn型伝導を示すため，特性シフトの原因となるような余剰電子あるいはホールを局所的な構造を乱すことなく，価数の変化を行うことによって補償することにより安定性を向上させることに寄与しているためであると考えられる。
GTO薄膜は，TFTのチャネル層として有望なだけではなく熱電デバイス，抵抗変化型メモリ，メモリスタなどの新たなデバイス用材料としての応用展開も期待できるものである。
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