| 研究課題/領域番号 |
20J01059
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
茂藤 健太 九州大学, 総合理工学研究院, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | ゲルマニウムスズ / 薄膜トランジスタ（TFT） / 固相成長 / 薄膜トランジスタ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、超高速薄膜トランジスタ(TFT)をプラスチック上に創出すると共に、CMOS動作を実証することを目的とする。具体的には、以下を実施する。
① シーズのp型GeSn薄膜について、欠陥の低減・補償により正孔密度を低減する。
② 低温ドーピング技術を構築し、n型化する。
③ 受入研究者のシーズ「金属/Geショットキー接合技術」を適用して優れたソース・ドレイン(S/D)接合を確立するとともに、反転動作のp/nチャネルTFTを実現する。
④ 上記のp/n-TFTを組み合わせ、世界初となるプラスチック上GeSnによる高速CMOS動作を実証する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、プラスチック上のpチャネル/nチャネル薄膜トランジスタ（TFT）からなるCMOSを構築し、ウェアラブルで高性能な情報端末を実現することを目指して研究を進めてきた。これを実現し得る半導体材料として、GeおよびGeSnに着眼し、前年度までに、pチャネルGeSn-TFTの高性能化とnチャネルTFTに向け必須となる低電子障壁を有する金属/Geコンタクトの形成を実現した。本年度は、金属/Geコンタクトの更なる理解・制御とnチャネルTFTの作製に取り組んだ。
前年に形成したp型Ge上ZrNショットキー障壁について、ZrN/多結晶Ge構造の断面構造を詳細に観察したところ、界面に窒素を含む非晶質層が形成されていることが明らかになった。これは、低電子障壁の実現を困難にしていたフェルミレベルピニング（FLP）を界面層の窒素由来のダイポールが緩和していることを示唆している。このZrN/非晶質界面層/多結晶Ge構造について、ZrNを選択エッチングした後、仕事関数の異なる種々の金属を形成する実験を行った。この結果、金属の仕事関数を反映して整流特性の変化が確認でき、多結晶Ge上でショットキー障壁高さの広範な制御が可能であることを示すことができた。本技術は、TFTのみならず、金属コンタクトを持つあらゆる多結晶Geの電子デバイスにも適用可能である。これまでに構築してきた技術を元に、多結晶Ge上ZrNコンタクトをソース/ドレインに用いたnチャネルTFTを作製した。伝達特性、出力特性から典型的なnチャネルトランジスタ動作が確認できた。このnチャネルTFTを前年度までに確立したpチャネルTFTと組み合わせることで、CMOS回路への応用が期待される。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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