原子薄膜を用いた電気的極性可変トランジスタの開発

• 研究課題/領域番号: 15K06006
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 中払 周 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主幹研究員 (90717240)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: トランジスタ / ２次元物質 / 極性制御 / ショットキー接合 / 低消費電力 / 層状物質 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 原子薄膜 / フェルミ準位ピンニング / 集積回路

研究成果の概要

集積回路の消費電力低減が期待される極性可変トランジスタの実現のためには、真性半導体材料に電子と正孔の両方が注入される必要がある。この目的で最適な遷移金属ダイカルコゲナイド系半導体材料としてα相二テルル化モリブデンに着目し、この物質におけるフェルミ準位ピンニングが弱いこと、即ちコンタクトの金属種を変えることで電子と正孔の両方の注入が可能になることを明らかにした。これにより、極性可変トランジスタにおいてこれまで問題であったｎ型とｐ型の駆動電流値のアンバランスの問題が解消される。

研究成果

• [雑誌論文] Carrier Polarity Control in α-MoTe2 Schottky Junctions Based on Weak Fermi-Level Pinning (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Nakaharai, M. Yamamoto, K. Ueno, K. Tsukagoshi
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 8(23) 号: 23 ページ: 14732-14739
  • DOI: 10.1021/acsami.6b02036
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Carrier Type Control in Transition Metal Dichalcogenide Semiconductors toward CMOS Applications (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Nakaharai
  • 学会等名: FFSCI on NanoScience
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Two-Dimensional Materials for Future Low-Power Consumption Electronics (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Nakaharai
  • 学会等名: International conference on Nanomaterials & Nanoscience (ICNN-2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Carrier Type Control of Transition Metal Dichalcogenide Semiconductors for Advanced CMOS Applications (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Nakaharai
  • 学会等名: 2017 International Workshop on Dielectric Thin Films for Future Electron Devices -Science and Technology- IWDTF2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transition Metal Dichalcogenide Semiconductors for Low-Power Nanoelectronics (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Nakaharai
  • 学会等名: 4th Malaysia 2D Materials and Carbon Nanotube Workshop
  • 発表場所: マレーシア国バンギ市
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Weak Fermi Level Pinning Effect in Schottky Junction of α-MoTe2 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中払周
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2016
  • 発表場所: Baltimore, MD, USA
  • 年月日: 2016-03-17
  • 国際学会
• [学会発表] Schottky Barrier Control in α-MoTe2 for Ambipolar Carrier Transport (2016)
  • 著者名/発表者名: 中払周
  • 学会等名: MANA国際シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2016-03-09
  • 国際学会
• [学会発表] 遷移金属ダイカルコゲナイドα-MoTe2のショットキー接合における注入キャリアの極性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中払周
  • 学会等名: 応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [図書] Functionality-Enhanced Devices: An alternative to Moore's Law, Chaper 4: MX2 materials for functionality enhanced transistors (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Nakaharai, P.-E.Gaillardon他
  • 出版者: The IET
• [図書] カルコゲナイド系層状物質の最新研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中払 周
  • 総ページ数: 286
  • 出版者: シーエムシー出版