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高性能レアメタルフリーフレキシブル酸化物トランジスタおよび論理回路の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K06288
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
研究機関地方独立行政法人大阪産業技術研究所

研究代表者

佐藤 和郎  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主幹研究員 (30315163)

研究分担者 櫻井 芳昭  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, その他部局等, 総括研究員 (50359387)
金岡 祐介  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, その他部局等, 研究員 (60443537)
村上 修一  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, その他部局等, 主幹研究員 (70359420)
研究協力者 筧 芳治  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 電子・機械システム研究部, 主任研究員 (90359406)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード酸化物薄膜 / フレキシブル / 薄膜トランジスタ / レアメタルフリー / 酸化物アモルファス半導体 / フレキシブルデバイス / ZTO / 熱処理 / 電子・電気材料 / 半導体物性 / TFT
研究成果の概要

本研究の目的は、ディスプレイやバイオセンサーへの応用を目指し、安価で毒性の無いZn2SnO4(ZTO)を用いて、フレキシブル基板上に高性能薄膜トランジスタ(TFT)を作製する事である。本研究の成果としては、ZTO成膜時の酸素流量比やゲート絶縁膜の厚さがTFT特性に対して大きな影響を与える事を明らかにした事である。また、ZTOウェットエッチング時の特性劣化に対しては、ポストアニールが有効である事を見出した。その結果、フレキシブル基板であるポリイミドフィルム及び超薄板無アルカリガラス上に電界効果移動度が10 cm2/Vsを超える高性能なTFTを作製できた。さらには、インバーター等の試作も行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的成果は、ZTO材料を用いたTFTの特性に対し、成膜時の酸素流量比やゲート絶縁膜及びポストアニールが大きな影響を与えることを明らかにした事である。また、インバーターの試作にも成功した。本研究の成果により、レアメタルフリーで環境にも調和するZTO材料を用いて、フレキシブルディスプレイ駆動用TFTやバイオセンサーへの応用可能性を見出す事に成功した。この事は、環境に優しく持続可能な社会の実現に貢献するものであり、社会的意義も大きい。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Investigation on the gate insulator thickness dependence of ZnO-SnO2 thin film transistors2019

    • 著者名/発表者名
      Satoh Kazuo、Yamada Yoshiharu、Kanaoka Yusuke、Murakami Shuichi、Kakehi Yoshiharu、Sakurai Yoshiaki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 3 ページ: 038004-038004

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab01f7

    • NAID

      210000135452

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of postannealing on properties of ZnO-SnO2 thin film transistors2018

    • 著者名/発表者名
      Satoh Kazuo、Murakami Shuichi、Kanaoka Yusuke、Yamada Yoshiharu、Kakehi Yoshiharu、Sakurai Yoshiaki
    • 雑誌名

      Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films

      巻: 36 号: 2

    • DOI

      10.1116/1.5003283

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of post annealing on properties of ZnO-SnO2 thin film transistors2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Satoh, Shuichi Murakami, Yusuke Kanaoka, Yoshiharu Yamada, Yoshiharu Kakehi and Yoshiaki Sakurai
    • 雑誌名

      Proceedings of the Fourteenth International Symposium on Sputtering and Plasma Processes

      巻: - ページ: 221-223

    • NAID

      130005175703

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Characteristics of ZnO-SnO2 Thin Film Transistors on Flexible Substrates2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Satoh, Shuichi Murakami, Yusuke Kanaoka, Yoshiharu Yamada, Yoshiharu Kakehi, Yusuke Kondo and Yoshiaki Sakurai
    • 学会等名
      11th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials(ISPlasma2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フレキシブル基板上に作製したZnO-SnO2薄膜トランジスタの特性2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤 和郎,村上 修一,金岡 祐介,山田 義春,筧 芳治,近藤 裕佑,櫻井 芳昭
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] レアメタルフリー材料ZnO-SnO2を用いた薄膜トランジスタ2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤和郎
    • 学会等名
      センサエキスポジャパン2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スパッタリング法により作製したZnO-SnO2 を用いた薄膜トランジスタの熱処理効果2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤和郎,村上修一,金岡祐介,山田義春,筧芳治,近藤裕佑,櫻井芳昭
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Investigation on the Gate Insulator Thickness Dependence of ZnO-SnO2 Thin Film Transistors2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Satoh, Yoshiharu Yamada, Yusuke Kanaoka, Shuichi Murakami, Yoshiharu Kakehi and Yoshiaki Sakurai
    • 学会等名
      10th Anniversary International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials (ISPlasma2018)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱処理がZnO-SnO2を用いた薄膜トランジスタ特性に与える影響(II)2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤 和郎,村上 修一,金岡 祐介,中山 健吾,山田 義春,筧 芳治,櫻井 芳昭
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of post annealing on properties of ZnO-SnO2 thin film transistors2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Satoh, Shuichi Murakami, Yusuke Kanaoka, Yoshiharu Yamada, Yoshiharu Kakehi and Yoshiaki Sakurai
    • 学会等名
      The Fourteenth International Symposium on Sputtering and Plasma Processes (ISSP2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱処理がZnO-SnO2を用いた薄膜トランジスタ特性に与える影響(III)2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤 和郎,村上 修一,金岡 祐介,山田 義春,筧 芳治,近藤 裕佑,櫻井 芳昭
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Low temperature fabrication of ZnO-SnO2 thin film transistors2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Satoh, Shuichi Murakami, Yusuke Kanaoka, Yoshiharu Yamada, Yusuke Kondo, Yoshiharu Kakehi, Yoshiaki Sakurai and Satoru Kaneko
    • 学会等名
      5th Nano Today Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱処理がZnO-SnO2を用いた薄膜トランジスタ特性に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤 和郎,村上 修一,金岡 祐介,山田 義春,筧 芳治,櫻井 芳昭
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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