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2010 Fiscal Year Annual Research Report

酸化物薄膜トランジスタにおける巨大熱電能の電界変調と赤外線センサー応用

Research Project

Project/Area Number 22360271
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

太田 裕道  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (80372530)

Keywords二次元電子ガス / 熱電能 / 電界変調 / 赤外線センサー
Research Abstract

本研究では、SrTiO_3薄膜を活性層とする薄膜トランジスタ(TFT)を作製し、ゲート電圧印加によって誘起される二次元電子(2DEG)層の巨大熱電能Sを利用した赤外線センサーの試作を目指している。具体的には、熱的ド・ブロイ波長λ_Dよりも薄い半導体極薄膜上にトップゲート型薄膜トランジスタを作製し、次にゲート電界印加によって形成される極薄2DEG層の電子輸送及び5を詳細に測定・解析し、さらに極薄2DEG層の赤外線センサー特性を調査する。H22年度はSrTiO_3とともに各種酸化物半導体を活性層として薄膜トランジスタを作製し、その熱電能の電界変調挙動を調べた。アモルファスInGaZnO_4やIn_2MgO_4、アナターゼ型TiO_2などの酸化物半導体薄膜を活性層としたTFTのS値電界変調挙動から、これらの半導体には本質的に構造のランダムネスが存在し、伝導帯下端に裾状態が存在することが分かった(Applied Physics Letters 2報に掲載)。裾状態が存在する薄膜では巨大熱電能は観測されなかった。また、SrTiO_3薄膜を活性層とした場合には、基板結晶の表面電位によって伝導電子の蓄積/掃き出しが起こることがわかってきた(論文投稿準備中)。すなわち、基板の表面電位が正の場合は、絶縁体のはずのSrTiO_3薄膜に電子伝導性があり、逆に表面電位が負の場合は、TFTとして大きなゲート電圧を印加しなければ電子伝導性が得られないことが分かった。SrTiO_3-TFTでは、基板結晶界面の電位差とゲート絶縁体にかかるゲート電圧の両方がSrTiO_3薄膜に印加されることになる。以上の結果を踏まえ、現在は表面電位がゼロに近い基板結晶上に作製したSrTiO_3薄膜の電子輸送特性を計測中である。

  • Research Products

    (23 results)

All 2011 2010 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (19 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Experimental characterization of the electronic structure of anatase TiO_2 : Thermopower modulation2010

    • Author(s)
      Y.Nagao, A.Yoshikawa, K.Koumoto, T.Kato, Y.Ikuhara, H.Ohta
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 97 Pages: 172112

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electric field modulation of thermopower for transparent amorphous oxide thin film transistors2010

    • Author(s)
      H.Koide, Y.Nagao, K.Koumoto, Y.Takasaki, T.Umemura, T.Kato, Y.Ikuhara, H.Ohta
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 97 Pages: 182105

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Electric Field Modulation of Thermopower for Transparent Amorphous Oxide Thin Film Transistors2011

    • Author(s)
      Hirotaka Koide, Yuki Nagao, Kunihito Koumoto, Yuka Takasaki, Tomonari Umemura, Takeharu Kato, Yuichi Ikuhara, Hiromichi Ohta
    • Organizer
      7th International Symposium on Transparent Oxide Thin Films for Electronics and Optics
    • Place of Presentation
      (要旨集)
    • Year and Date
      2011-03-14
  • [Presentation] アモルファス酸化物薄膜トランジスタの熱電能電界変調2011

    • Author(s)
      小出浩貴, 長尾有記, 河本邦仁, 高崎裕加, 梅村知也, 加藤丈晴, 幾原雄一, 太田裕道
    • Organizer
      2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      (要旨集)
    • Year and Date
      2011-03-09
  • [Presentation] アナターゼ型TiO_2薄膜の熱電能変調2011

    • Author(s)
      長尾有記, 吉川陽, 河本邦仁, 加藤丈晴, 幾原雄一, 太田裕道
    • Organizer
      2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      (要旨集)
    • Year and Date
      2011-03-09
  • [Presentation] 表面電荷によるSrTiO_3薄膜の電子蓄積・空乏2011

    • Author(s)
      内田光亮, 河本邦仁, S.Zheng, 加藤丈晴, 幾原雄一, 太田裕道
    • Organizer
      2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      (要旨集)
    • Year and Date
      2011-03-09
  • [Presentation] Electric Field Thermopower Modulation in an Anatase TiO_2 Based Thin Film Transistor2010

    • Author(s)
      Y.Nagao, A.Yoshikawa, K.Koumoto, T.Kato, Y.Ikuhara, H.Ohta
    • Organizer
      The 3rd International Congress on Ceramics (ICC3)
    • Place of Presentation
      Osaka International Convention Center (Grand Cube Osaka)
    • Year and Date
      20101114-20101118
  • [Presentation] アモルファス12CaO・7Al_2O_3ゲートSrTiO_3単結晶電界効果トランジスタの動作機構2010

    • Author(s)
      小出浩貴、長尾有記、河本邦仁、加藤丈晴、幾原雄一、高崎裕加、梅村知也、太田裕道
    • Organizer
      薄膜材料デバイス研究会 第7回研究集会
    • Place of Presentation
      なら100年会館
    • Year and Date
      20101105-20101106
  • [Presentation] Y_2O_3をゲート誘電体に用いたルチル型TiO_2電界効果トランジスタの電子輸送特性2010

    • Author(s)
      水野拓、長尾有記、吉川陽、河本邦仁、加藤丈晴、幾原雄一、太田裕道
    • Organizer
      薄膜材料デバイス研究会 第7回研究集会
    • Place of Presentation
      なら100年会館
    • Year and Date
      20101105-20101106
  • [Presentation] アナターゼ型TiO_2薄膜トランジスタの作製と熱電能の電界変調2010

    • Author(s)
      長尾有記、吉川陽、河本邦仁、加藤丈晴、幾原雄一、太田裕道
    • Organizer
      薄膜材料デバイス研究会 第7回研究集会
    • Place of Presentation
      なら100年会館
    • Year and Date
      20101105-20101106
  • [Presentation] 電荷不連続界面(TiO_2)^0(SrO)^0/(AlO_2)^-(LaO)^+における空乏層の電界変調2010

    • Author(s)
      内田光亮、河本邦仁、加藤丈晴、幾原雄一、太田裕道
    • Organizer
      薄膜材料デバイス研究会 第7回研究集会
    • Place of Presentation
      なら100年会館
    • Year and Date
      20101105-20101106
  • [Presentation] Field-Modulation of Thermopower for KTaO_3 Field-Effect Transistors2010

    • Author(s)
      A.Yoshikawa, K.Uchida, K.Koumoto, T.Kato, Y.Ikuhara, H.Ohta
    • Organizer
      17th International Workshop on Oxide Electronics (WOE17)
    • Place of Presentation
      Yumebutai-Awaji (Japan)
    • Year and Date
      20100919-20100922
  • [Presentation] Fabrication and Characterization of A Single Crystalline SrTiO_3 Thin Film Transistor2010

    • Author(s)
      K.Uchida, A.Yoshikawa, K.Koumoto, T.Kato, Y.Ikuhara, H.Ohta
    • Organizer
      17th International Workshop on Oxide Electronics (WOE17)
    • Place of Presentation
      Yumebutai-Awaji (Japan)
    • Year and Date
      20100919-20100922
  • [Presentation] Fabrication and Field Effect Thermopower Modulation of Anatase TiO_2 Thin Film Transistor2010

    • Author(s)
      Y.Nagao, A.Yoshikawa, K.Koumoto, T.Kato, Y.Ikuhara, H.Ohta
    • Organizer
      17th International Workshop on Oxide Electronics (WOE17)
    • Place of Presentation
      Yumebutai-Awaji (Japan)
    • Year and Date
      20100919-20100922
  • [Presentation] Fabrication and Thermopower Modulation of Transparent Thin Film Transistors on amorphous In-based oxides2010

    • Author(s)
      H.Koide, Y.Nagao, K.Koumoto, H.Ohta
    • Organizer
      17th International Workshop on Oxide Electronics (WOE17)
    • Place of Presentation
      Yumebutai-Awaji (Japan)
    • Year and Date
      20100919-20100922
  • [Presentation] Thermopower Modulation in A Rutile TiO_2 Field-Effect Transistor2010

    • Author(s)
      T.Mizuno, Y.Nagao, A.Yoshikawa, K.Koumoto, T.Kato, Y.Ikuhara, H.Ohta
    • Organizer
      17th International Workshop on Oxide Electronics (WOE17)
    • Place of Presentation
      Yumebutai-Awaji (Japan)
    • Year and Date
      20100919-20100922
  • [Presentation] アモルファス透明酸化物In_2MgO_4を用いた透明薄膜トランジスタ2010

    • Author(s)
      小出浩貴, 長尾有記, 河本邦仁, 高崎裕加, 梅村知也, 加藤丈晴, 幾原雄一, 太田裕道
    • Organizer
      平成22年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • Place of Presentation
      名城大学
    • Year and Date
      2010-12-18
  • [Presentation] アモルファスC12A7/SrTiO_3単結晶界面に電界誘起されるキャリアの伝導2010

    • Author(s)
      上原昂己, 水野拓, 河本邦仁, 太田裕道
    • Organizer
      平成22年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • Place of Presentation
      名城大学
    • Year and Date
      2010-12-18
  • [Presentation] 単結晶ルチル電界効果トランジスタの伝導チャネル2010

    • Author(s)
      水野拓, 長尾有記, 吉川陽, 河本邦仁, 加藤丈晴, 幾原雄一, 太田裕道
    • Organizer
      平成22年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • Place of Presentation
      名城大学
    • Year and Date
      2010-12-18
  • [Presentation] アナターゼ型TiO_2エピタキシャル薄膜の熱電能変調と電子状態2010

    • Author(s)
      長尾有記, 吉川陽, 河本邦仁, 加藤丈晴, 幾原雄一, 太田裕道
    • Organizer
      平成22年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • Place of Presentation
      名城大学
    • Year and Date
      2010-12-18
  • [Presentation] 電荷不連続(TiO_2)^0(SrO)^0/(AlO_2)^-(LaO)^+によるSrTiO_3界面空乏層と電界変調2010

    • Author(s)
      内田光亮、河本邦仁、加藤丈晴,幾原雄一, 太田裕道
    • Organizer
      平成22年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • Place of Presentation
      名城大学
    • Year and Date
      2010-12-18
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.apchem.nagoya-u.ac.jp/koumotoken/hiromichiohta/index.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 電界効果トランジスタ及び電界効果トランジスタの製造方法2010

    • Inventor(s)
      太田裕道、小出浩貴、高木利哉、藤本隆史
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人名古屋大学、東京応化工業株式会社
    • Industrial Property Number
      特願2010-206380
    • Filing Date
      2010-09-15

URL: 

Published: 2012-07-19  

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