| 研究課題/領域番号 |
20K22415
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0302:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 島根大学 |
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研究代表者 |
曲 勇作 島根大学, 学術研究院理工学系, 助教 (20874887)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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 | 酸化物半導体 / 薄膜トランジスタ / 固相結晶化 / 水素化 / 高移動度 / 低温プロセス / フレキシブルデバイス / 電子デバイス / 低温固相結晶 / 水素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者は、これまでワイドギャップ非晶質酸化物半導体の低温(150℃)形成技術の開発を行ってきた。本低温形成技術を酸化インジウム系の結晶性酸化物に発展させたところ、成膜初期膜の結晶性を制御でき、低温固相成長により107 cm2V-1s-1(非晶質の約10倍)のキャリア(電子)移動度を有する多結晶膜の形成に成功した。そこで本申請では、酸化物半導体の低温固相成長メカニズムおよび、キャリアの生成・輸送機構を明らかにし、制御技術を確立することで、100 cm2V-1s-1を超えるキャリア移動度を有する高性能フレキシブルデバイスの実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では高移動度酸化物薄膜トランジスタの実現を目的に、酸化物半導体の固相結晶化技術の開発を行った。水素濃度を制御した多結晶In2O3:H膜において、格子像が確認できる優れた結晶性を低温（～300℃）で実現しつつ、金属的伝導から半導体伝導にキャリア濃度を約3桁制御することに成功した。本手法により作製した多結晶In2O3:H薄膜トランジスタにて多結晶シリコンを凌ぐ、世界最高の電界効果移動度139.2 cm2V-1s-1を実現した。これら主たる成果により、フレキシブル素子応用に向けた基盤技術の構築並びに、高移動度酸化物半導体デバイス応用の可能性を拓いた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで酸化インジウム薄膜は太陽電池用の窓層（透明導電膜）として研究が活発であるが、金属的伝導を示し半導体としての用途は限定されていた。本研究では、酸化インジウムスパッタ成膜時に導入した水素がキャリア補償・結晶性制御に重要な役割を果たしていることを明らかにした。
固相結晶化In2O3:H薄膜は高移動度(> 130 cm2V-1s-1)・ワイドバンドギャップ(～3.7 eV)・低温プロセス(～300℃)、大面積均一性の特徴を有するため、高性能・低消費電力FETや、高精細・透明・フレキシブルディスプレイなどの次世代半導体材料への発展が期待できる。
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