2019 Fiscal Year Annual Research Report
2次元有機・無機材料を用いたMIS界面創出とノーマリオフMoS2 FETの実現
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17K14662
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
川那子 高暢 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (30726633)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 自己組織化 / 先端機能デバイス / マイクロ・ナノデバイス / 表面・界面物性 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの実験では酸素プラズマ照射やRFスパッタによるAlOxをゲート絶縁膜の一部に使用してきたが、界面電荷の問題から原子層堆積法(ALD)によるAl2O3やさらに誘電率の高いHfO2を使用した。ALDによるAl2O3やHfO2は、シリコン技術の発展の中で既に成熟した手法になっており、RFスパッタよりも質の高い絶縁膜を作製することができるため、ALDによる更なる特性の改善を試みた。また、近年では原子層堆積によるSiO2の形成が可能になってきたので、上述したAl2O3やHfO2に加えてSiO2の使用も試みた。SiO2の誘電率はAl2O3やHfO2よりも低いが、バンドギャップが大きいためにリーク電流を低減できる。加えて、フォーミングガス雰囲気中の熱処理による水素終端処理が可能であるために、デバイス特性の改善が期待できることからSiO2に関する実験も行った。さらに、これまではバックゲート構造を用いた素子の作製と特性評価を行ってきたが、MoS2表面上に絶縁膜を形成するトップゲート構造へと研究を展開した。トップゲート構造の作製の際にHfO2は化学薬品によるウェットエッチングが非常に難しい事が判明したため、Al2O3とSiO2の2種類のゲート絶縁膜を用いた素子を作製し特性評価を行った。その結果、Al2O3は正の固定電荷による負方向への閾値電圧のシフトが非常に大きい事が分かった。一方、SiO2は固定電荷の量がAl2O3よりも非常に低いために閾値電圧のシフト量が少ないことが分かった。本研究の最大の目的であった正の閾値電圧の実現は既に成功しているために、科研費基盤(C)への最終年度前年度応募を申請し採択されたために本研究課題は1年を残して終了し、これまで得られた知見を基に新たに採択された科研費基盤(C)へと研究を展開することとした。
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