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Fabrication of high current output fin-type diamond field-effect transistors

研究課題

研究課題/領域番号 16K18096
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 電子デバイス・電子機器
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

劉 江偉  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 独立研究者 (30732119)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードダイヤモンド / 電界効果トランジスタ / MOSFET / Diamond / triple-gate / multi-gate / fin-type / field-effect transistor / Triple-gate / Fin-type
研究成果の概要

大面積の単結晶ダイヤモンドウェーハ不足の為に、ダイヤモンド電子デバイスのダウンスケーリングに必要がある。本研究では、水素終端ダイヤモンドトリプルゲート金属-酸化物-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)を開発した。デバイスの電気的特性は、同一基板上に同時に製造されるプレーナ型MOSFETと比較される。トリプルゲートMOSFETの出力電流は、プレーナ型デバイスよりはるかに高く、オン/オフ比とサブスレッショルドスイングは10e8以上と110mV/decである。これらのダイヤモンドトリプルゲート電界効果トランジスタは、ダイヤモンド電子デバイスを実際応用に向けて推進することがある。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 7件、 査読あり 10件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 21件、 招待講演 12件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Annealing effects on hydrogenated diamond NOR logic circuits2018

    • 著者名/発表者名
      劉 江偉, 大里 啓孝, Meiyong Liao, 井村 将隆, 渡辺 英一郎, 小出 康夫
    • 雑誌名

      APPLIED PHYSICS LETTERS

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Deposition of TiO 2/Al 2O 3bilayer on hydrogenated diamond for electronic devices: Capacitors, field-effect transistors, and logic inverters2017

    • 著者名/発表者名
      J.W. Liu, M.Y. Liao, M. Imura, R.G. Banal, and Y. Koide
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 121 号: 22 ページ: 224502-11

    • DOI

      10.1063/1.4985066

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of off-cut angle of hydrogen-terminated diamond(111) substrate on the quality of AlN towards high-density AlN/diamond(111) interface hole channel2017

    • 著者名/発表者名
      Masataka Imura, Ryan G. Banal, Meiyong Liao, Jiangwei Liu, Takashi Aizawa, Akihiro Tanaka, Hideo Iwai, Takaaki Mano, and Yasuo Koide
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 121 号: 2 ページ: 025702-025702

    • DOI

      10.1063/1.4972979

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Logic Circuits With Hydrogenated Diamond Field-Effect Transistors2017

    • 著者名/発表者名
      J. Liu, H. Ohsato, M. Liao, M. Imura, E. Watanabe, and Y. Koide
    • 雑誌名

      Ieee Electron Device Letters

      巻: 38 号: 7 ページ: 922-925

    • DOI

      10.1109/led.2017.2702744

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancement-mode hydrogenated diamond metal-oxide-semiconductor field-effect transistors with Y2O3 oxide insulator grown by electron beam evaporator2017

    • 著者名/発表者名
      Liu J. W.、Oosato H.、Liao M. Y.、Koide Y.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 20 ページ: 203502-203502

    • DOI

      10.1063/1.4983091

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Sputter Deposition Atmosphere of AlN on the Electrical Properties of Hydrogen-Terminated Diamond Field Effect Transistor with AlN/Al2O3 Stack Gate2017

    • 著者名/発表者名
      R.G. Banal, M. Imura, H. Ohata, M. Liao, J. Liu, and Y. Koide
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi A

      巻: 214 号: 11 ページ: 1700463-1700463

    • DOI

      10.1002/pssa.201700463

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication of hydrogenated diamond metal-insulator-semiconductor field-effect transistor2017

    • 著者名/発表者名
      J. W. Liu, and Y. Koide
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 1572 ページ: 217-232

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-6911-1_15

    • ISBN
      9781493969104, 9781493969111
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-k ZrO2/Al2O3 bilayer on hydrogenated diamond: Band configuration, breakdown field, and electrical properties of field-effect transistors2016

    • 著者名/発表者名
      J. W. Liu, M. Y. Liao, M. Imura, and Y.Koide
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 120 号: 12 ページ: 124504-124504

    • DOI

      10.1063/1.4962851

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Design and fabrication of highperformance diamond triple-gate field-effect transistors2016

    • 著者名/発表者名
      Jiangwei Liu, Hirotaka Ohsato, Xi Wang, Meiyong Liao, and Yasuo Koide
    • 雑誌名

      Sci. Reprots

      巻: 6 号: 1 ページ: 34757-34757

    • DOI

      10.1038/srep34757

    • 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] Measurement of barrier height of Pd on diamond (100) surface by X-ray photoelectron spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      F.N. Li, J.W. Liu, J.W. Zhang, X.L. Wang, W. Wang, Z.C. Liu, H.X. Wang
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 370 ページ: 496-500

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2016.02.189

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural properties and transfer characteristics of sputter deposition AlN and atomic layer deposition Al2O3 bilayer gate materials for H-terminated diamond field effect transistors2016

    • 著者名/発表者名
      Ryan G. Banal, Masataka Imura, Jiangwei Liu, and Yasuo Koide,
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 120 号: 11 ページ: 115307-115307

    • DOI

      10.1063/1.4962854

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Development of diamond MOSFET logic circuits2018

    • 著者名/発表者名
      劉 江偉
    • 学会等名
      106th semiconductor surface chemistry seminar(Oshima Lab)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Data-driven analysis method / Data-driven analysis method,2018

    • 著者名/発表者名
      B. Da, Z. F. Hou, 劉 江偉, H. Yoshikawa, S. Tanuma
    • 学会等名
      MI・計測 合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド論理回路チップの開発2018

    • 著者名/発表者名
      劉 江偉, 小出 康夫
    • 学会等名
      SATテクノロジーショーケース2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Diamond NOT and NOR logic circuits2017

    • 著者名/発表者名
      J. W. Liu, M. Y. Liao, M. Imura, and Y. Koide,
    • 学会等名
      The 64th JSAP Spring Meeting
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Diamond NOT and NOR logic circuits composed of enhancement-mode and depletion-mode MOSFETs2017

    • 著者名/発表者名
      劉 江偉
    • 学会等名
      2017 Cross Strait Seminar on Diamond Films and Functional Devices
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Semiconductor diamond-based MOS electronic devices2017

    • 著者名/発表者名
      劉 江偉
    • 学会等名
      4th Annual Global Congress of Knowledge Economy-2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Normally-on/off control of diamond FETs and logic circuit demonstration2017

    • 著者名/発表者名
      小出 康夫, 劉 江偉, 井村 将隆, Meiyong Liao
    • 学会等名
      The 2017 E-MRS Fall Meeting and Exhibit
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Diamond field-effect transistors2017

    • 著者名/発表者名
      劉 江偉
    • 学会等名
      3rd Annual International Workshop on Materials Science and Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent development for semiconductor diamond based MOSFETs2017

    • 著者名/発表者名
      劉 江偉
    • 学会等名
      The Int'l Conference on New Materials and Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent developments for our diamond electronic device2017

    • 著者名/発表者名
      劉 江偉
    • 学会等名
      2017 Collaborative Conference on Materials Research (CCMR)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] D/E-mode control of diamond FETs and logic circuit demonstration2017

    • 著者名/発表者名
      小出 康夫, 劉 江偉, 井村 将隆, Meiyong Liao
    • 学会等名
      Conference on Single Crystal Diamond and Electronics (SCDE2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Logic circuits with hydrogenated diamond MOSFETs2017

    • 著者名/発表者名
      劉 江偉, Meiyong Liao, 井村 将隆, 小出 康夫
    • 学会等名
      2017 International Conference on Diamond and Carbon Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of triple-gate hydrogenated diamond MOSFETs2017

    • 著者名/発表者名
      劉 江偉, 大里 啓孝, Xi Wang, Meiyong Liao, 小出 康夫
    • 学会等名
      2017 International Conference on Diamond and Carbon Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement on electrical properties of H-terminated diamond FETs using sputter deposition AlN/ atomic layer deposition Al2O32017

    • 著者名/発表者名
      井村 将隆, BANAL Ryan, Meiyong Liao, 劉 江偉,, 間野 高明, 小出 康夫
    • 学会等名
      2017 International Conference on Diamond and Carbon Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diamond logic circuits with depletion- and enhancement-mode MOSFETs2017

    • 著者名/発表者名
      劉 江偉, 大里 啓孝, Meiyong Liao, 井村 将隆, 渡辺 英一郎, 小出 康夫
    • 学会等名
      29th International Conference on Defects in Semiconductors
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-current triple-gate H-diamond MOSFET2017

    • 著者名/発表者名
      小出 康夫, 劉 江偉, Meiyong Liao, 井村 将隆, 大里 啓孝,
    • 学会等名
      The 11th Conference on New Diamond and Nano Carbons (NDNC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of off-cut angle of hydrogen-terminated diamond(111) substrate on the quality of AlN towards high-density AlN/diamond(111) interface hole channel2017

    • 著者名/発表者名
      井村 将隆, BANAL Ryan, Meiyong Liao, 劉 江偉, 相澤 俊, 田中 彰博, 岩井 秀夫, 間野 高明, 小出 康夫
    • 学会等名
      The 11th Conference on New Diamond and Nano Carbons (NDNC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of diamond MOSFET logic circuits2017

    • 著者名/発表者名
      劉 江偉, 小出 康夫
    • 学会等名
      NIMS WEEK 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement-mode Hydrogenated Diamond MOSFETs and MOSFET Logic Circuits2017

    • 著者名/発表者名
      J. W. Liu, M. Y. Liao, M. Imura, and Y. Koide
    • 学会等名
      1st Workshop of “LEADER”
    • 発表場所
      Tskuba, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single crystalline diamond MOSFETs and Logic circuits2016

    • 著者名/発表者名
      J. W. Liu
    • 学会等名
      2016 China International Carbon Materials Conference
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2016-12-08
    • 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] Fabrication of hydrogenated diamond logic circuits2016

    • 著者名/発表者名
      J. W. Liu, M. Y. Liao, M. Imura, B. Ryan, and Y. Koide
    • 学会等名
      The 30th Diamond Symposium
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydrogenated diamond MOSFETs and logic circuits2016

    • 著者名/発表者名
      J. W. Liu
    • 学会等名
      Nanotechnology-2016
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-11-07
    • 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] Recent Developments in Diamond MOSFET Electronic Devices2016

    • 著者名/発表者名
      J. W. Liu, M. Y. Liao, M. Imura, and Y. Koide
    • 学会等名
      ICYS Workshop FY2016
    • 発表場所
      Tskuba, Japan
    • 年月日
      2016-10-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of triple-gate fin-type hydrogenated diamond MOSFETs2016

    • 著者名/発表者名
      J. W. Liu, H. Oosato, X. Wang, M. Y. Liao, Y. Koide
    • 学会等名
      The 77th JSAP Autumn Meeting
    • 発表場所
      Niigata, Japan
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydrogenated diamond NOT and NOR logic gates composed of enhancement-mode and depletion-mode MOSFETs2016

    • 著者名/発表者名
      J. W. Liu, M. Y. Liao, M. Imura, B. Ryan, and Y. Koide
    • 学会等名
      The 77th JSAP Autumn Meeting
    • 発表場所
      Niigata, Japan
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrical properties of H-terminated diamond field effect transistors using AlN as insulating gate material sputter-deposited under Ar+N2 atmosphere2016

    • 著者名/発表者名
      R. Banal, M. Imura, J. W. Liu, M. Y. Liao and Y. Koide
    • 学会等名
      The 77th JSAP Autumn Meeting
    • 発表場所
      Niigata, Japan
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Sputter deposition AlN and atomic layer deposition Al2O3 as bilayer gate materials for H-terminated diamond field effect transistors2016

    • 著者名/発表者名
      R. Banal, M. Imura, J. W. Liu, M. Y. Liao and Y. Koide
    • 学会等名
      International Conference on Diamond and Carbon Materials 2016
    • 発表場所
      Montpellier, France
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-k TiO2 on diamond for electronic devices: capacitor, field-effect transistor, and logic inverter2016

    • 著者名/発表者名
      J. W. Liu, M. Y. Liao, M. Imura, B. Ryan, and Y. Koide
    • 学会等名
      10th International Conference on New Diamond and Nano Carbons
    • 発表場所
      Xi'an, China
    • 年月日
      2016-05-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Our Recent Studies on Diamond Electronic Devices2016

    • 著者名/発表者名
      J. W. Liu
    • 学会等名
      University of Science and Technology Beijing visiting
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2016-04-25
    • 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] Semiconductor diamond metal-insulator-semiconductor field-effect transistors2016

    • 著者名/発表者名
      J.W. Liu
    • 学会等名
      EMN East Meeting 2016
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2016-04-22
    • 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]

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/liu_jiangwei

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 国立研究開発法人 物質・材料研究機構 機能性材料研究拠点 独立研究者 劉 江偉

    • URL

      http://samurai.nims.go.jp/LIU_Jiangwei-j.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] トリプルゲートH-ダイヤモンドMISFET及びその製造方法2016

    • 発明者名
      劉 江偉、小出 康夫、大里 啓孝、王 煕、リャオ メイヨン
    • 権利者名
      国立研究開発法人 物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-06-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] ダイヤモンド半導体装置、それを用いたロジック装置、及びダイヤモンド半導体装置の製造方法2016

    • 発明者名
      劉 江偉、小出 康夫、大里 啓孝、リャオ メイヨン、井村 将隆
    • 権利者名
      国立研究開発法人 物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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