2018 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation and improvement of physical properties of IGZO flexible semiconductors prepared by solution method
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17K18177
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
森本 貴明 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 助教 (70754795)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | IGZO / TFT / 溶液法 / X線光電子分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、溶液法を用いたIndium gallium zinc oxide薄膜トランジスタ(IGZO-TFT)の特性向上を目的として研究を行っている。これまでの研究では、酸化物半導体の一種であるIGZOの前駆体溶液を塗布することにより、フレキシブル半導体としては高い電子移動度を持つTFTを作製できることが明らかになった。一方、その作製条件の最適化はまだ不十分であったため、本研究では、IGZO膜作製における焼成温度、GaおよびIn比率が電気特性に与える影響を解明した。(1)In:Zn=2:1に保ちつつGa比率を0～80%の範囲で設定、(2) Ga:Zn=1:3に保ちつつIn比率を0～100％の範囲で設定、あるいは (3) Gaを加えず、In比率を(2)と同様に設定したIGZO薄膜を作製し、In,Ga比率が電気特性に与える影響を評価するとともに、その原因を、物性評価により調べた。
上記薄膜の電気特性を評価した結果、In比率が20～60％、Ga比率が0～20%の場合TFT特性を示すことが分かった。この範囲よりGa比率、Zn比率が大きい場合は絶縁性が増しオンせず、逆に、In比率が大きいと、導電性が増し常にオンとなる傾向がみられたが、例外として、In=100%の時にはTFT動作がみられた。
次に、XPS測定を行った結果、In比率の低下、あるいはGa比率の上昇により、格子酸素が減少し、酸素空孔などの欠陥が増加する。これを前述の結果と併せると、酸素空孔が少ないサンプルほどオン電流が大きいという傾向がわかった。これは、酸素空孔がドナーとしてではなく、電流を阻害する電子散乱として作用する可能性を示している。なお、焼成温度が低くGa 比率が高いほど酸素空孔が多いのは、本実験では300℃という比較的低温で焼成したために、Gaが酸化せずIGZOの形成が不十分となったためと考えられる。
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