2018 Fiscal Year Annual Research Report
Oxide semiconductor steep slope flexible device using ionic liquid
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16K18093
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
藤井 茉美 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (30731913)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 薄膜トランジスタ / 電気二重層トランジスタ / 酸化物半導体 / イオン液体 / 信頼性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フレキシブル低消費電力素子は，ウェアラブル端末の実現に欠かせない要素である．電気二重層トランジスタ（ＥＤＬＴ）は，超高密度のキャリヤを蓄積可能であり，理論限界に近い低い動作電圧を達成することができる．また，イオン液体など低温で使用できる材料を用いて駆動可能であり，フレキシブル基板上で素子を形成できる．
しかし，これまでの我々の研究で，酸化物半導体薄膜トランジスタにおいてイオン性液体を用いたＥＤＬＴでは，酸化物半導体との界面で化学反応が生じ，半導体表面の構造変化を引き起こすことがわかってきた．その結果，デバイス動作が不安定になり，デバイス寿命が短くなる．そこで，半導体層とイオン液体との間の保護層として，１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ペルフルオロデシルトリエトキシシラン（ＦＤＴＳ）層を堆積する方法を提案した．単分子膜のＦＤＴＳ層を界面に導入することにより，電気二重層における静電注入と化学反応とを分離することに成功し，半導体層表面の構造変化抑制効果があることを示した．この構造変化は，金属酸化物の分解に起因すると考えられる．そこで，Ｘ線光電子分光法を用いて界面の分析を行ったところ，界面層の有無で化学結合状態に差が生じていることが分かった．ＦＤＴＳ層導入によりＩＧＺＯの金属‐酸素結合および，金属元素の減少が抑制される結果を得た．特にＩＧＺＯ中の亜鉛の減少が見られたため，ＩＧＺＯ中のキャリヤが増加する傾向が示唆される．これはＴＦＴ素子の長期信頼性試験結果と矛盾しなかった．このような結合状態の変化が，電気特性の劣化を引き起こしていると考えられる．
従って，この手法は酸化物半導体／イオン液体を用いたＥＤＬＴデバイスの信頼性改善に効果的であり，低駆動電圧フレキシブルＴＦＴの実用化技術として貢献することができる．
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[Journal Article] Improvement of the stability of an electric double-layer transistor using a 1H,1H,2H,2H-perfluorodecyltriethoxysilane barrier layer2019
Author(s)
Yang Liu, Mami N Fujii, Shoma Ishida, Yasuaki Ishikawa, Kazumoto Miwa, Shimpei Ono, Juan Paolo Soria Bermundo, Naoyuki Fujita and Yukiharu Uraoka
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics Rapid Communication
Volume: 58
Pages: 4
DOI
Peer Reviewed
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