2021 Fiscal Year Annual Research Report
有機薄膜トランジスタにおける絶縁膜界面トラップのキャリアイメージング解析
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19K15432
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松岡 悟志 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60826535)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機電界効果トランジスタ / キャリアイメージング / トラップ密度 / 有機半導体 / 有機強誘電体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機電界効果トランジスタ（OFET）は、次世代電子デバイスへの応用が期待され盛んに研究開発が行われている。金属－絶縁体－半導体の積層により構成されるOFETは、有機半導体層内の絶縁層界面近傍に形成されるチャネル領域を電荷キャリアが伝導することで動作する。そのため、絶縁層に用いる誘電体材料または表面状態に電気伝導特性が大きく影響を受ける。本研究では、光学イメージング技術を駆使して、OFETの半導体層内のキャリア分布や絶縁層状態を系統的に評価し、特性の向上や伝導機構に関する新たな知見を得ることを目的としている。
2021年度は、OFETの絶縁層に強誘電体を用いた強誘電電界効果トランジスタ（FeFET）への応用に向けて、光学イメージング技術を活用した強誘電体薄膜の分極ドメイン観察に取り組んだ。FeFETは強誘電層内の自発分極が半導体層内の電荷を保持するメモリ機能を有し、ディスプレイのアクティブバックプレーンへの展開が期待される。強誘電体材料には、分子性材料であるアザバイシクロヘプタニウム（AH）イオンと過レニウム酸（ReO4）イオンによる共結晶を用いた。従来の強誘電体薄膜の分極ドメインの観察は、成膜後の定常状態やDCバイアスによる分極書き換え時の時間応答を対象としてきた。今回、強誘電体薄膜にACバイアスを印加した際の分極成分変化について高分解能な時間分解測定を行い、強誘電デバイスの交流動作中分極挙動の観察に初めて成功した。DCバイアス下での一様な分極ドメイン配向に対し、ACバイアス下では電界に垂直な方向にドメイン壁が生じ、電極と平行なストライプ状ドメインの形成が明らかになった。
さらに、n型半導体特性を示すドナーアクセプター型電荷移動錯体材料の開発にも取り組み、22種の材料の開発に成功するとともに、結晶構造の起源の解明を量子化学計算を用いて取り組んだ。
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