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新規レアメタルフリー酸化物半導体を用いた機能性デバイス開発のための格子欠陥評価

研究課題

研究課題/領域番号 16K06733
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 無機材料・物性
研究機関龍谷大学

研究代表者

松田 時宜  龍谷大学, 公私立大学の部局等, 研究員 (30389209)

研究分担者 木村 睦  龍谷大学, 理工学部, 教授 (60368032)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード酸化物半導体 / 薄膜トランジスタ / レアメタル / 熱電素子 / フレキシブルデバイス / アモルファス酸化物半導体 / 酸化ガリウムスズ / 電圧ストレス試験 / 低温TFT / ミストCVD / 抵抗変化型メモリー / ニューラルネットワーク / 格子欠陥 / 光照射電圧ストレス試験 / 機能性セラミックス材料 / 酸素空孔 / 薄膜デバイス
研究成果の概要

本研究の目的は、Ga-Sn-O(GTO)を中心とする新しい酸化物半導体材料を薄膜トランジスタ(TFT)などのデバイスに応用し,従来材料の安定性や資源の安定供給に対する課題を解決することにある。
GTO TFTは,電界効果移動度及びオン電流が高く,オフ電流は低く,ドレイン電流の飽和特性が安定していることが明らかになった。さらに,GTO TFTのストレス耐性は良好であり,他の酸化物半導体TFTでも課題となるNBIS耐性も良好であった。
GTO薄膜は,TFTのチャネル層として有望なだけではなく熱電デバイス,抵抗変化型メモリー,メモリスタなどの新たなデバイス用材料としての応用展開も期待できるものである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られたGTO TFTは各種ストレス耐性を含む電気的特性が良好であり,他の酸化物半導体TFTでも課題となるNBIS試験に対して安定性が高かった。
これらの要因は,Sn4+の電子構造がIn3+と同じ状態を取ること,また二価のアモルファスSnOはp型伝導を示し,四価のSnO2はn型伝導を示すため,特性シフトの原因となる余剰電子あるいはホールを局所的な構造を乱すことなく,価数の変化を行うことによって補償する働きすることにより安定性を向上させることに寄与しているためであると考えられ,学術的に今後広がりをもたらすものであると考える。
したがって,学術的にも社会的にも意義深い成果が得られたと考える。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 9件、 招待講演 7件) 備考 (7件)

  • [雑誌論文] Memristor property of an amorphous Sn?Ga?O thin-film device deposited using mist chemical-vapor-deposition method2020

    • 著者名/発表者名
      Takishita Yuta、Kobayashi Masaki、Hattori Kazuki、Matsuda Tokiyoshi、Sugisaki Sumio、Nakashima Yasuhiko、Kimura Mutsumi
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 10 号: 3 ページ: 035112-035112

    • DOI

      10.1063/1.5143294

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Memristive Characteristic of an Amorphous Ga-Sn-O Thin-Film Device with Double Layers of Different Oxygen Density2019

    • 著者名/発表者名
      Kurasaki、Tanaka、Sugisaki、Matsuda、Koretomo、Magari、Furuta、Kimura
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 12 号: 19 ページ: 3236-3236

    • DOI

      10.3390/ma12193236

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] レアメタルフリーGa-Sn-O材料の薄膜トランジスタへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      松田 時宜, 梅田 鉄馬, 加藤 雄太, 西本 大貴, 杉崎 澄生, 古田 守, 木村 睦
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌 C

      巻: J102-C ページ: 305-311

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Memristive characteristic of an amorphous Ga-Sn-O thin-film device2019

    • 著者名/発表者名
      Sugisaki Sumio、Matsuda Tokiyoshi、Uenuma Mutsunori、Nabatame Toshihide、Nakashima Yasuhiko、Imai Takahito、Magari Yusaku、Koretomo Daichi、Furuta Mamoru、Kimura Mutsumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 2757-2757

    • DOI

      10.1038/s41598-019-39549-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neuromorphic System with Crosspoint-Type Amorphous Ga-Sn-O Thin-Film Devices as Self-Plastic Synapse Elements2019

    • 著者名/発表者名
      Kimura Mutsumi、Umeda Kenta、Ikushima Keisuke、Hori Toshimasa、Tanaka Ryo、Shimura Junpei、Kondo Atsushi、Tsuno Takumi、Sugisaki Sumio、Kurasaki Ayata、Hashimoto Kaito、Matsuda Tokiyoshi、Kameda Tomoya、Nakashima Yasuhiko
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 90 号: 1 ページ: 157-166

    • DOI

      10.1149/09001.0157ecst

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Research and Applications of Amorphous Metal-Oxide Semiconductor Devices - In-Ga-Zn-O and Ga-Sn-O Thin-Film Devices -2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kimura, T. Kamiya, T. Matsuda, K. Umeda, A. Fukawa, and Y. Nakashima
    • 雑誌名

      SID Symposium Digest of Technical Papers

      巻: 49 号: S1 ページ: 512-515

    • DOI

      10.1002/sdtp.12768

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room-temperature fabrication of a Ga-Sn-O thin-film transistor2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Tokiyoshi、Takagi Ryo、Umeda Kenta、Kimura Mutsumi
    • 雑誌名

      Solid-State Electronics

      巻: 134 ページ: 19-21

    • DOI

      10.1016/j.sse.2017.05.006

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric effects of amorphous Ga-Sn-O thin film2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Tokiyoshi、Uenuma Mutsunori、Kimura Mutsumi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 7 ページ: 070309-070309

    • DOI

      10.7567/jjap.56.070309

    • NAID

      210000147983

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rare-metal-free high-performance Ga-Sn-O thin film transisitor2017

    • 著者名/発表者名
      Tokiyoshi Matsuda, Kenta Umeda, Yuta Kato, Daiki Nishimoto, Mamoru Furuta, and Mutsumi Kimura,
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 44326-44326

    • DOI

      10.1038/srep44326

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric effect of Ga-Sn-O thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Tokiyoshi Matsuda, Mutsunori Uenuma, Mutsumi Kimura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Development of two-layered ReRAM using Ga-Sn-O thin film2019

    • 著者名/発表者名
      A Kurasaki, S Sugiski, R Tanaka, T Matsuda, M Kimura
    • 学会等名
      AM-FPD, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ga-Sn-O thin film thermoelectric conversion devise fabricated by Mist CVD method2019

    • 著者名/発表者名
      T Aramaki, T Matsuda, K Umeda, M Uenuma, M Kimura
    • 学会等名
      AM-FPD, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Room Temperature Fabrication of Variable Resistive Memory Using Ga-Sn-O Thin Film2018

    • 著者名/発表者名
      S. Sugisaki, A. Kurasaki, R. Tanaka, T. Matsuda, and M. Kimura
    • 学会等名
      2018 25th International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices (AM-FPD)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristic Analysis of Ga-Sn-O TFT Subjected to UV Annealing Treatment2018

    • 著者名/発表者名
      K. Tanino, R. Takagi, M. Kimura, and T. Matsuda
    • 学会等名
      2018 IEEE International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IMFEDK)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermoelectric Conversion Devise Using Ga-Sn-O Thin Film Prepared by Mist CVD Method2018

    • 著者名/発表者名
      T. Aramaki, R. Nomura, T. Matsuda, M. Kimura, K. Umeda, M. Uenuma, and Y. Uraoka
    • 学会等名
      2018 IEEE International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IMFEDK)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of GTO Film Deposited Using mist CVD Method2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Takishita, R. Okamoto, M. Kimura, and T. Matsuda
    • 学会等名
      2018 IEEE International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IMFEDK)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rare-metal-free high-performance Ga-Sn-O thin film transistor2017

    • 著者名/発表者名
      Tokiyoshi Matsuda, Kenta Umeda, Yuta Kato, Daiki Nishimoto, Mamoru Furuta, and Mutsumi Kimura
    • 学会等名
      9th World Congress on Materials Science and Engineering
    • 発表場所
      Rome, Italia
    • 年月日
      2017-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rare-metal-free high-performance Ga-Sn-O thin film transistor2017

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuda, K. Umeda, M. Kimura
    • 学会等名
      9th World Congress of Materials Science and Engineering, June 12-14, 2017 Rome, Italy (June 14, Wed., 11:35-11:50, 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高性能レアメタルフリーGa-Sn-O薄膜トランジスタ2017

    • 著者名/発表者名
      梅田 鉄馬、松田 時宜、木村 睦
    • 学会等名
      応用物理学会 第64回春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 酸化物半導体の研究開発と電子デバイスへの新規応用2017

    • 著者名/発表者名
      木村 睦、松田 時宜
    • 学会等名
      第2回 NEDIA DAY 関西
    • 発表場所
      龍谷大学アバンティ響都ホール校友会館
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レアメタルフリー酸化物半導体薄膜トランジスタ2017

    • 著者名/発表者名
      木村 睦、松田 時宜
    • 学会等名
      JST新技術説明会
    • 発表場所
      機械振興会館
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ミストCVD法で作製したGaSnO薄膜の特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      福嶋 大貴, 弓削 政博, 木村 睦, 松田 時宜
    • 学会等名
      電子情報通信学会 SDM EID
    • 発表場所
      奈良先端科学技術大学院大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 新規レアメタルフリーAOS-TFTの研究開発2016

    • 著者名/発表者名
      梅田 鉄馬, 加藤 雄太, 西本 大樹, 松田 時宜, 木村 睦
    • 学会等名
      電子情報通信学会 SDM EID
    • 発表場所
      奈良先端科学技術大学院大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of Defects in Oxide Semiconductors using Electron Spin Resonance (ESR)2016

    • 著者名/発表者名
      Tokiyoshi Matsuda, and Mutsumi Kimura
    • 学会等名
      2016 International Symposium for Advanced Materials Research (ISAMR 2016) Sun Moon Lake, Taiwan, August 13, 10:40-11:10, No. 3, p. 14.
    • 発表場所
      Sun Moon Lake, Taiwan
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Characteristic Evaluation of Ga-Sn-O Thin Films fabricated using RF Magnetron Sputtering2016

    • 著者名/発表者名
      Kenta Umeda, Yuta Kato, Daiki Nishimoto, Tokiyoshi Matsuda, and Mutsumi, Kimura
    • 学会等名
      2016 IEEE International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IMFEDK), (2016)
    • 発表場所
      龍谷大学アバンティ響都ホール校友会館
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation and Development of New Oxide Semiconductor2016

    • 著者名/発表者名
      Tokiyoshi Matsuda and Mutsumi Kimura
    • 学会等名
      Energy Materials and Nanotechnology (EMN Prague)
    • 発表場所
      Prague, Czech
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Relationships between the Defects and Electrical Properties of Oxide Semiconductor2016

    • 著者名/発表者名
      Tokiyoshi Matsuda and Mutsumi Kimura
    • 学会等名
      Emerging Technologies Communications Microsystems Optoelectronics Sensors
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 松田 時宜 - 研究者 - researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/toki/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] Tokiyoshi Matsuda

    • URL

      https://scholar.google.co.jp/citations?hl=ja&user=u9xAI7MAAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdate

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] Tokiyoshi Matsuda

    • URL

      https://scholar.google.co.jp/citations?user=u9xAI7MAAAAJ&hl=ja

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://researchmap.jp/toki

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 松田 時宜 - 研究者 - researchmap

    • URL

      http://researchmap.jp/toki/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] Tokiyoshi Matsuda - Google Scholar Citations

    • URL

      https://scholar.google.co.jp/citations?user=u9xAI7MAAAAJ&hl=ja

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] Tokiyoshi Matsuda on Researchgate

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Tokiyoshi_Matsuda

    • 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: 2021-02-19  

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