2012 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
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22360271
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
太田 裕道 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (80372530)
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2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 二次元電子ｶﾞｽ / 熱電能 / 電界変調 / 赤外線センサー |
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| Research Abstract |
本研究では、SrTiO3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ガス（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た。具体的には、熱的ド・ブロイ波長λD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、次にゲート電圧印加によって形成される極薄2DEG層の電子輸送及びS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（＝熱電特性）を調査した。H23年度までに、①ゲート絶縁体として含水ナノ多孔質ガラス（CAN: H. Ohta et al., Nature Communications 1: 118 (2010); Adv. Mater. 24, 740 (2012)）が極めて有用で、②含水ナノ多孔質ガラスにより極薄2DEGが誘起できるのは伝導帯下端エネルギー > 水素発生エネルギーの酸化物半導体であることを明らかにした。最終H24年度にはSrTiO3バルク単結晶を活性層とする薄膜トランジスタを作製し、赤外線センサー特性を決定づける熱電特性についてバルク―人工超格子―電界誘起極薄2DEGの比較を行った。その結果、体積キャリア濃度<3×10^20 /cm3では電界誘起2DEGとバルクの熱電特性は変わらないが、4×10^20 /cm3以上のキャリア濃度において極薄2DEGは人工超格子と同様にバルクの5倍の熱電能（＝バルクの25倍の性能指数 ZT～2）を示すことが分かった。電界誘起2DEGは人工超格子のような超精密薄膜作製技術を必要としないので、赤外線センサーを作製するための簡便な手法といえるだろう。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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