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2010 Fiscal Year Annual Research Report

有機強誘電体/半導体界面への逐次パルス印加とニューロン回路への応用可能性

Research Project

Project/Area Number 21656082
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

石田 謙司  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20303860)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 上田 裕清  神戸大学, 工学研究科, 教授 (40116190)
Keywords有機強誘電体 / 半導体 / 界面 / トランジスタ
Research Abstract

本研究では、ニューロン素子を模倣した学習型デバイス創成を目標に、その基本セルとなるMFS型電界効果トランジスタを開発するためSiトランジスタのチャネル直上に有機強誘電体を堆積し、入力パルスに応じた分極ドメイン形成とドレイン電流変調に挑戦した。P型Siウエハー(比抵抗1~10Ωcm)上にソース・ドレイン領域を形成し、チャネル部がむき出しになったトランジスタを試作した。強誘電体層として真空蒸着可能なフッ化ビニリデンオリゴマーを用いることで、可能な限り清浄環境下でSiと強誘電体の直接界面を形成した。最後にAlゲート電極を作製し、金属(M)/強誘電体(F)/半導体(S)キャパシタ素子とした。パルス電圧入力によるトランジスタ基板上での分極反転ドメイン形成を検証するため、電界-電流密度特性を測定した結果、非対称性ある分極反転電流ピークを観測した。負極性側の分極反転電流ピークはブロードかつ高電圧シフトしており、Si中での空乏層形成を示唆した。チャネル直上に形成した有機強誘電体の分極方向を上向き、下向きと変化させてドレイン-ソース間に流れる電流変化を測定した所、ドレイン電圧3V掃引に対して電流値のON/OFF比は約10^5倍であった。入力信号としてのゲート電圧パルスをパラメータとして実験した結果、データ保持特性は1000sec以下と短いものの極性に応じた電流挙動を確認できたことから、有機分極相互作用によるSi半導体変調の可能性を示し、パルス入力によるMSF-FET駆動に成功した。

  • Research Products

    (5 results)

All 2011 2010

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Vinylidene fluoride telomers for piezoelectric devices2011

    • Author(s)
      Nelly Durand, Bruno Ameduri, Kazuto Takashima, Kenji Ishida, Satoshi Horie, Yasukiyo Ueda
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 43 Pages: 171-179

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrospray induced ferroelectricity in poly(vinylidene fluoride) thin films2010

    • Author(s)
      Ivo B.Rietveld, Kei Kobayashi, Takuya Honjo, Kenji Ishida, Hirofumi Yamada, Kazumi Matsushige
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry

      Volume: 20 Pages: 8272-8278

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 有機メモリー2010

    • Author(s)
      石田謙司、上田裕清
    • Journal Title

      映像情報メディア学会誌

      Volume: 64 Pages: 1316-1319

  • [Presentation] 有機強誘電体を用いた強誘電体ゲート電界効果トランジスタの作製と電気特性評価2010

    • Author(s)
      榊洋介, 石田稔博, 小柴康子, 三崎雅裕, 堀江聡, 石田謙司, 上田裕清, 和田恭雄, 筒井謙
    • Organizer
      2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      (長崎県)長崎大学
    • Year and Date
      2010-09-14
  • [Book] 有機半導体デバイス -基礎から最先端材料・デバイスまで- 4章10節 ナノ構造電極デバイス2010

    • Author(s)
      日本学術振興会情報科学用有機材料第142委員会C部会
    • Total Pages
      540
    • Publisher
      オーム社

URL: 

Published: 2012-07-19  

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