Realization of high-performance monolithic phase transistors and their logic applications

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15026
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Kansai University (2020); Osaka University (2019)
• Principal Investigator: YAMAMOTO Mahito 関西大学, システム理工学部, 助教 (00748717)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 二次元材料 / 相転移材料 / 急峻スロープFET / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 二酸化バナジウム / 六方晶窒化ホウ素

Outline of Final Research Achievements

Phase transition transistors have been of great interest for electronic applications because of the possible low-power consumption operations. Here we fabricated phased transition transistors using a phase change material VO2 and two-dimensional MoS2 and constructed deep insights into the device performance. We found that a high contact resistance exists between VO2 and MoS2. In order to overcome the drawback in the device, we grew VO2 thin films on a two-dimensional insulator, which could be used a buffer layer between VO2 and MoS2 for the reduction of the contact resistance. Our findings would be a significant step toward practical applications of phase transition transistors in logic circuits.

Free Research Field

デバイス物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

コンピューターは、その基盤デバイスであるシリコンFETを微細化・集積化することで発展を遂げてきた。しかし、近年、微細化・集積化によるコンピューターの高速化は限界に近づいている一方、その消費電力は増加を続けている。したがって、現在のFETに代わる新原理・新構造FETの開発が必要不可欠とされている。本研究では、わずかなエネルギーで抵抗値が急激に変化する相転移材料と電界制御性の優れた二次元半導体を応用することで、低消費電力相転移FETの構築を目指したものである。本研究で得られた知見を元に高性能な相転移FETが実現できれば、将来的に相転移FETを基盤とする低消費電力コンピューターの実現も期待される。