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2次元有機・無機材料を用いたMIS界面創出とノーマリオフMoS2 FETの実現

研究課題

研究課題/領域番号 17K14662
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
研究機関東京工業大学

研究代表者

川那子 高暢  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (30726633)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードTMDC / FET / 自己組織化 / 先端機能デバイス / マイクロ・ナノデバイス / 表面・界面物性 / ナノ材料
研究成果の概要

本研究の目的は2次元有機/無機材料界面の制御による二硫化モリブデン(MoS2)電界効果トランジスタ(FET)の閾値電圧(Vth)調整と正のVth動作を実証する事である。ゲート電極に白金(Pt)金属を用い、酸化アルミニウム(AlOx)表面への自己組織化有機単分子膜(SAM)形成によって界面トラップを抑制し正のVth(0.15V)を実証した。Ptゲート電極はアルミニウム(Al)ゲート電極と比較して正の方向へ約1VのVthシフトを示し、PtとAlの仕事関数差を反映している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

2次元半導体材料の二硫化モリブデン(MoS2)は移動度が高く、未結合手が無いため化学的、電気的に安定な材料である事から次世代低消費電力エレクトロニクスに向けたFETのチャネル材料として期待されている。本研究によって素子特性で最も重要な閾値電圧制御をMoS2 FETで確立し、正の閾値電圧を実証できた事は次世代低消費電力エレクトロニクスに向けた大きな一歩となり2次元半導体材料の可能性を示す事ができた考えている。

報告書

(4件)
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Transfer printing of Al2O3 gate dielectric for fabrication of top-gate MoS2 FET2019

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Kawanago, Tomoaki Oba, Shunri Oda
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 号: 2 ページ: 026501-026501

    • DOI

      10.7567/1882-0786/aaf995

    • NAID

      210000135571

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of threshold voltage by gate metal electrode in molybdenum disulfide field-effect transistors2017

    • 著者名/発表者名
      Kawanago Takamasa、Oda Shunri
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 13 ページ: 133507-133507

    • DOI

      10.1063/1.4979610

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of hybrid self-assembled monolayer/hafnium oxide gate dielectric by radical oxidation for molybdenum disulfide field-effect transistors2017

    • 著者名/発表者名
      Kawanago Takamasa、Ikoma Ryo、Oba Tomoaki、Takagi Hiroyuki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 111 号: 20 ページ: 202904-202904

    • DOI

      10.1063/1.4998313

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ゲート絶縁膜転写とPVAドーピングによるトップゲートMoS2 FET の作製2020

    • 著者名/発表者名
      川那子高暢,松﨑貴広,小田俊理
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of top-gate MoS2 FET with transferred Al2O3 gate dielectric2019

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Kawanago, Tomoaki Oba, Shunri Oda
    • 学会等名
      ECS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PVA によるMoS2 FET へのキャリアドーピングと電気特性への影響2019

    • 著者名/発表者名
      松﨑貴広, 大場智明,川那子高暢,小田俊理
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Al2O3ゲート絶縁膜転写法を用いたトップゲートMoS2 FETの作製2019

    • 著者名/発表者名
      川那子高暢,大場智明,小田俊理
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] MoS2 FET fabricated by adhesion lithography2018

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Kawanago
    • 学会等名
      International Symposium 3RD Japan-EU Flagship Workshop on Graphene and Related 2D Materials 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Two-dimensional inorganic/organic hetero interface for field-effect transistor applications2018

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Kawanago
    • 学会等名
      Recent Progress Graphene Research (RPGR) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Two-dimensional inorganic/organic interface for field-effect transistor application2018

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Kawanago
    • 学会等名
      1st Workshop on Novel 2D Device & Materials Physics (2DMaP)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Gated Four-Probe Method to Evaluate the Impact of SAM Gate Dielectric on Mobility in MoS2 FET2018

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Kawanago, Tomoaki Oba, Ryo Ikoma, Hiroyuki Takagi, Shunri Oda
    • 学会等名
      ESSDERC 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SAMゲート絶縁膜を用いたMoS2 FETのチャネル移動度への影響2018

    • 著者名/発表者名
      川那子高暢,大場智明,小田俊理
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Gated Four-Probe Method for Evaluation of Electrical Characteristics in MoS2 Field-Effect Transistors2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Oba, Takamasa Kawanago, Shunri Oda
    • 学会等名
      Recent Progress Graphene Research (RPGR) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polarity Control in WSe2 Field-Effect Transistors using Dual Gate Architecture2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Takagi, Ryo Ikoma, Tomoaki Oba, Takamasa Kawanago
    • 学会等名
      2nd Electron Devices Technology and Manufacturing (EDTM) Conference 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 積層SAM/HfOxゲート絶縁膜を用いたMoS2 FETの作製2018

    • 著者名/発表者名
      川那子高暢, 居駒遼, 大場智昭, 高木寛之
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 基板バイアス構造を用いたキャリア注入制御とWSe2FETの作製2018

    • 著者名/発表者名
      川那子高暢, 高木寛之, 居駒遼, 大場智昭
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Radical Oxidation Process for Hybrid SAM/HfOx Gate Dielectrics in MoS2 FETs2017

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Kawanago, Ryo Ikoma, Tomoaki Oba, Hiroyuki Takagi
    • 学会等名
      47th European Solid-State Device Research Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transfer printing of nanostructured membrane with elastomeric stamp and its application to TMDC-based field-effect transistors2017

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Kawanago, Wanjing Du, Ryo Ikoma, Tomoaki Oba, Hiroyuki Takagi and Shunri Oda
    • 学会等名
      17th International Workshop on Junction Technology
    • 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] Heavily-doped SOI Substrate and Transfer Printing for Charge Injection into2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Ikoma, Takamasa Kawanago
    • 学会等名
      17th International Workshop on Junction Technology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高濃度SOI基板と転写法によるTMDC FETsの作製2017

    • 著者名/発表者名
      川那子 高暢、居駒 遼、高木 寛之、小田 俊理
    • 学会等名
      SDM(シリコン材料・デバイス)研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Heavily-doped SOI with SAM-Based Gate Dielectrics in Application to TMDC FET2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Ikoma, Takamasa Kawanago, Yukio Kawano
    • 学会等名
      232nd ECS MEETING
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 剥離転写法による高濃度ドープSOI基板を用いたTMDC-FETの作製2017

    • 著者名/発表者名
      居駒遼, 川那子高暢, 河野行雄
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 濃度SOI基板をゲート電極に用いたWSe2pFETの作製2017

    • 著者名/発表者名
      高木寛之, 居駒遼, 大場智昭, 川那子高暢
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 積層SAM/HfOxゲート絶縁膜を用いたMoS2 FETの作製2017

    • 著者名/発表者名
      大場智昭, 居駒遼, 川那子高暢
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] グラフェンから広がる二次元物質の新技術と応用2020

    • 著者名/発表者名
      川那子高暢(分担執筆)
    • 総ページ数
      479
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス出版
    • ISBN
      9784860436636
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 自己組織化有機単分子膜を用いた界面制御とゲート絶縁膜技術2018

    • 著者名/発表者名
      川那子 高暢
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      応用物理 第87巻 第7号 511
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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