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ゲート変調を利用したアモルファス酸化物半導体の薄膜成長:新規欠陥制御法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 18K13990
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分26020:無機材料および物性関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

井手 啓介  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (70752799)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードアモルファス酸化物半導体 / 電界効果トランジスタ / 欠陥制御
研究成果の概要

次世代の高速・透明ディスプレイに向けて、良好な電気特性や小さい光応答を示すアモルファス酸化物半導体(AOS)材料の開発が求められている。しかし、高性能を期待できる材料は欠陥制御が困難、というトレードオフの関係が知られており、新たな欠陥制御技術の開発が望まれていた。そこで本研究では電界効果や水素を使った独自の欠陥制御技術を確立し、高性能なトランジスタを実証することを目的とした。4eVを超える超ワイドバンドギャップをもつa-GaOであっても水素を添加することで欠陥制御ができ、トランジスタの動作電圧を改善できることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、新規作製プロセスの開発にとどまらず、さらに発展してAOS中の欠陥の起源解明、環境フレンドリーな水素を使った手法への展開、さらには実デバイスの実証を行ったものである。特に今回着目したアモルファス酸化ガリウムは、室温で作製できる唯一の超ワイドバンドギャップ半導体であり、その一番の課題であるキャリアドーピングの課題を解決しうるものである。今後のフレキシブルパワーエレクトロニクス発展へ寄与できる結果であると考えられる。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 12件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Intrinsic and Extrinsic Defects in Layered Nitride Semiconductor, SrTiN22019

    • 著者名/発表者名
      Xinyi He, Zewen Xiao, Takayoshi Katase, Keisuke Ide, Hideo Hosono, and Toshio Kamiya
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 32 ページ: 32-32

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b03643

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] New Amorphous In-Ga-Zn-O Thin-Film Transistor-Based Optical Pixel Sensor for Optical Input Signal With Short Wavelength2019

    • 著者名/発表者名
      Wu Chia-En、Ide Keisuke、Katase Takayoshi、Hiramatsu Hidenori、Hosono Hideo、Lin Chih-Lung、Kamiya Toshio
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electron Devices

      巻: 66 号: 9 ページ: 3841-3846

    • DOI

      10.1109/ted.2019.2925091

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electronic Defects in Amorphous Oxide Semiconductors : A Review2019

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ide, Kenji Nomura, Hideo Hosono, and Toshio Kamiya
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi A

      巻: 216 号: 5 ページ: 1800372-1800372

    • DOI

      10.1002/pssa.201800372

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Transition metal-doped amorphous oxide semiconductor thin film phosphor, chromium-doped amorphous gallium oxide2019

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ide, Yuki Futakado, Naoto Watanabe, Junghwan Kim, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Toshio Kamiya
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi A

      巻: 216 号: 5 ページ: 1800198-1800198

    • DOI

      10.1002/pssa.201800198

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of impurity hydrogen in amorphous In-Ga-Zn-O: ultralow optimum oxygen supply for ultrahigh vacuum sputtering and bandgap widening by impurity hydrogen2018

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ide, Kyohei Ishikawa, Haochun Tang, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Hideya Kumomi, Hideo Hosono, and Toshio Kamiya
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (a)

      巻: - 号: 5 ページ: 1700832-1700832

    • DOI

      10.1002/pssa.201700832

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multiple Color Inorganic Thin-Film Phosphor, RE-Doped Amorphous Gallium Oxide (RE = Rare Earth: Pr, Sm, Tb, and Dy), Deposited at Room Temperature2018

    • 著者名/発表者名
      N. Watanabe, K. Ide, J. Kim, T. Katase, H. Hiramatsu, H. Hosono, T. Kamiya
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi A

      巻: N/A 号: 5 ページ: 1700833-1700833

    • DOI

      10.1002/pssa.201700833

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] アモルファス酸化物半導体を用いた新規デバイスの開拓2019

    • 著者名/発表者名
      井手啓介、金正煥、片瀬貴義、細野秀雄、神谷利夫
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会 第16回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structures and Electronic States of Hydrogen in Inorganic Semiconductors with Different Anions2019

    • 著者名/発表者名
      Toshio Kamiya, Xinyi He, Zewen Xiao, Keisuke Ide, Takayoshi Katase, and Hideo Hosono
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Defects in Amorphous Oxide Semiconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Toshio Kamiya, Keisuke Ide, Hideya Kumomi, and Hideo Hosono
    • 学会等名
      The 77th Fujihara Seminar
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electronic structures and optoelectronic properties of rare-earth-doped amorphous oxide semiconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ide, Yuki Nishimagi, Naoto Watanabe, Junghwan Kim, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Toshio Kamiya
    • 学会等名
      The 11th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optoelectrical properties and thin-film transistor operation of rare-earth-doped amorphous oxide semiconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ide, Yuki Nishimagi, Naoto Watanabe, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono and Toshio Kamiya
    • 学会等名
      11th International Symposium on Transparent Oxide and Related Materials for Electronics and Optics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrogen doping in ultra-widegap amorphous oxide semiconductor, amorphous Ga-O2019

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ide, Yurika Kasai, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Toshio Kamiya
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Light emitting diodes on glass using amorphous oxide semiconductor thin-film phosphors, rare-earth doped a-Ga-O2019

    • 著者名/発表者名
      aoto Watanabe, Keisuke Ide, Takayoshi Katase, Junghwan Kim, Shigenori Ueda, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Toshio Kamiya
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-temperature fabrication of multi-color thin-film phosphor and light emitting diodes using amorphous oxide semiconductor, rare-earth doped a-Ga-O2019

    • 著者名/発表者名
      Naoto Watanabe, Keisuke Ide, Takayoshi Katase, Junghwan Kim, Shigenori Ueda, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Toshio Kamiya
    • 学会等名
      11th International Symposium on Transparent Oxide and Related Materials for Electronics and Optics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrogen doping and carrier transport properties of amorphous Ga-O2019

    • 著者名/発表者名
      Yurika Kasai, Keisuke Ide, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Toshio Kamiya
    • 学会等名
      The 11th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct-current driven electroluminescent device with amorphous oxide semiconductor thin-film phosphor2019

    • 著者名/発表者名
      K. Ide
    • 学会等名
      First Annual Symposium of the Tokyo Tech-UCL-McGill core-to-core collaboration Defect Functionalized Sustainable Energy Materials: From Design to Devices Application
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アモルファス酸化ガリウムを用いたショットキーバリアダイオード特性と光応答2019

    • 著者名/発表者名
      笠井 悠莉華、井手啓介、片瀬貴義、平松秀典、細野秀雄、神谷利夫
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会 第16回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] アモルファス酸化ガリウムへの水素ドープ効果とキャリア輸送特性2019

    • 著者名/発表者名
      笠井悠莉華, 井手啓介, 片瀬貴義, 平松秀典, 細野秀雄, 神谷利夫
    • 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
      2019 実績報告書
  • [学会発表] アモルファス酸化物半導体a-GaOxをホストとする蛍光体を用いた直流駆動型発光素子の低温作製2019

    • 著者名/発表者名
      渡邉脩人, 井手啓介, 片瀬貴義, 笹瀬雅人, 戸田喜丈, 金正煥, 上田茂典, 堀場弘司, 組頭広志, 平松秀典, 細野秀雄, 神谷利夫
    • 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
      2019 実績報告書
  • [学会発表] アモルファス酸化物半導体薄膜トランジスタの希土類添加効果2019

    • 著者名/発表者名
      西間木祐紀、井手啓介、渡邉脩人、金正煥、片瀬貴義、平松秀典、細野秀雄、神谷利夫
    • 学会等名
      第57回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Effects of base pressure on optoelectronic properties of amorphous In-Ga-Zn-O2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ide, K. Takenaka, Y. Setsuhara, A. Hiraiwa, H. Kawarada, T. Katase, H. Hiramatsu, H. Hosono, T. Kamiya
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Defect analysis in amorphous oxide semiconductor, In-Ga-Zn-O2018

    • 著者名/発表者名
      K.Ide
    • 学会等名
      The 3rd Workshop for Defect Functionalized Sustainable Energy Materials: From Design to Devices Application Workshop on ‘Semiconductor Materials’
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Depth Analysis of Near Valence Band Mximum Defect States in Amorphous Oxide Semiconductors: In-Ga-Zn-O2018

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ide, Masato Ota, Takayoshi Katase, Hidenori Hiramatsu, Shigenori Ueda, Hideo Hosono, and Toshio Kamiya
    • 学会等名
      Americas international Meeting on Electrochemistry and Solid state science
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 2020版 薄膜作製応用ハンドブック 第2章第7節2項 アモルファス酸化物半導体:a─In─Ga─Zn─O2020

    • 著者名/発表者名
      井手 啓介/片瀬 貴義/野村 研二/雲見 日出也/細野 秀雄/神谷 利夫
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860436315
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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