2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of ultra-wide bandgap amorphous oxide semiconductors for photo-stable electronic devices
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17K14548
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
金 正煥 東京工業大学, 元素戦略研究センター, 助教 (90780586)
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2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | アモルファス酸化物半導体 / TFT / 光劣化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、超ワイドバンドギャップアモルファス酸化物半導体を開発し、従来のモルファス酸化物半導体の持つ光劣化を解決、遮光膜の要らない透明デバイスを目指すものである。申請者らは今までの研究において、アモルファス酸化物半導体のギャップ内に欠陥準位が存在することを明らかにした。また、この欠陥準位は価電子帯直上に位置するため、バンドギャップよりも小さいエネルギーの光にも応答することも明らかにした。一方、この欠陥準位はキャリア生成と関連するため完全に除去することは現実的に極めて難しい。そのため、本研究ではアモルファス酸化物半導体のバンドギャップを広げることで光劣化を解消することに着目した。最も重要なことは広いバンドギャップながらも高い移動度を持ち事であり。しかし、従来のアモルファス酸化物半導体は一般的に伝導帯の電子構造が局在されることによりバンドギャップが広くなることが多い、その故、バンドギャップが大きいアモルファス酸化物半導体ほど移動度が小さいといった問題点があった。一方、申請者は本研究から伝導帯ではなく価電子帯の電子構造のみを変化させることで高移動度を維持しながらもバンドギャップを広げる指針を得た。特に、Znが価電子帯上端に大きく寄与することがわかり、Znの含有量を減らすことがとても重要であることを明らかにした。その結果、本研究では9cm2/Vsほどの高移動度を示しながらも光劣化がまったくない高安定酸化物TFTの開発に成功した。また、アモルファス酸化物半導体を構成する各元素が電子構造にどのように寄与するかを明らかにすることが出来た。
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