2009 Fiscal Year Annual Research Report
非二次元シリコン基板のレーザ結晶化とそのデバイス応用
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20246006
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
浦岡 行治 Nara Institute of Science and Technology, 物質創成科学研究科, 教授 (20314536)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 睦針 龍谷大学, 理工学部, 教授 (60368032)
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| Keywords | 薄膜トランジスタ / レーザ結晶化 / 多結晶 / ディスプレイ / 非二次元基板 / ファイバー / 積層シリコン薄膜 / グリーンレーザ |
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| Research Abstract |
本研究では、従来のa-Si薄膜のレーザー結晶化と全く異なる取り組みとして、基板を一次元、および三次元に展開した。すなわち、「非二次元Si基板」として一次元ファイバーSi基板および三次元積層Si基板を用いることを提案した。従来の二次元平面基板と異なるこれらの基板の形状および構造がレーザー結晶化時の光照射および熱伝導に与える効果を利用し、poly-Siの大粒径化につながる新しい結晶化機構の解明を行った。同時に、これらの基板の形状および構造を活用した新たなプロセス技術、デバイス構造の可能性を検討した。
昨年度は、石英ファイバーの上に、N型とP型の多結晶シリコン薄膜トランジスタを作製し、評価した。その結果、移動度を高い良好な伝達特性が得られた。平面基板とは異なる一次元基板の上での結晶化の違いに着目し、粒径制御の可能性を確認した。本年度は、積層シリコン基板にグリーンレーザを照射し、その結晶化のメカニズムの解明と、デバイス作製を行った。単層の基板(従来条件)を参照しながら、2層、3層の基板を用いて、レーザ照射と結晶性評価を行った。まず、2層の基板においては、照射条件の最適化によって、2層の完全結晶化に成功した。また、3層基板への照射実験から、さらなる結晶性の向上を確認できた。積層化することにより、下層の熱浴効果による結晶化速度(固化速度)の変化によって、粒径が増大することがわかった。
さらに、最上層を用いて、薄膜トランジスタを試作し、その電気特性評価を行ったところ、粒径に依存した良好なスイッチング性能を確認した。最終年度は、フォトダイオードと薄膜トランジスタの積層構造の試作に挑む。
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