2021 Fiscal Year Annual Research Report
h-BNヘテロ構造を利用した高移動度ダイヤモンドFETの創製と量子輸送現象の開拓
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19H02605
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
山口 尚秀 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主幹研究員 (70399385)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / 電界効果トランジスタ / 六方晶窒化ホウ素 / 移動度 / 水素終端 / トランスファードーピング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ダイヤモンドと六方晶窒化ホウ素(h-BN)の高品質なヘテロ構造を利用した高移動度pチャネル電界効果トランジスタ(FET)について昨年度得た結果をもとに論文を投稿し、レフリーコメントに従って改訂を行った。その際、チャネル移動度の理論計算の改良などを行うとともに、FET特性評価に関する実験を平行して進めた。再投稿を経て、Nature Electronics誌に掲載された。一般的に用いられるアルミナなどの酸化物の代わりにh-BNをゲート絶縁体とするとともに、ダイヤモンド表面を水素終端化したあとに大気に晒さない新しいプロセスを使うことで、ゲート絶縁体中の欠陥や大気由来の界面不純物を低減し、従来にない高い特性のダイヤモンドFETを得ることができた。本研究で作製に成功したFETは、これまで水素終端ダイヤモンドFETの動作に必要だと考えられてきた表面トランスファードーピング（下記注）という特殊な手法を必要とせず、シリコンMOSFETなどと同等の反転層型のFETとして動作することが示された。すなわち、従来の水素終端ダイヤモンドに特有の特殊な構造ではなく、一般的な半導体と同じ設計思想で、水素終端ダイヤモンドFETを作製できることを実証した。本成果は今後のダイヤモンドデバイス開発の新しい指針となり、パワーエレクトロニクスや情報通信等の用途で利用できる高性能な素子の開発につながると期待される。（注：ダイヤモンド表面に自然にあるいは意図的に付与された大気由来の弱酸性の水、酸性ガス、あるいは高仕事関数酸化物などがアクセプターとして働き、ダイヤモンドの価電子帯から電子を受け取り、ダイヤモンドに正孔を生じさせるというドーピング機構。）
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
