| 研究課題/領域番号 |
21K14194
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 信州大学 |
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研究代表者 |
浦上 法之 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (80758946)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 窒化炭素 / 半導体 / ダイオード / 電界効果 / 層状物質 / ノーマリーオフ / 導電性制御 / 電界効果トランジスタ / グラファイト状窒化炭素 / 電界効果素子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
g-C3N4膜の結晶方位に対して異方性のあるキャリア輸送特性を利用した半導体素子の作製と設計指針を得ることを目的とし、人や自然へ調和する炭素系半導体材料の創成と発展に挑戦する。縦型電子素子としてショットキーバリアダイオードやpn接合ダイオードを作製し、静特性および動特性の評価から様々な場面での使用を想定したダイオードを実現する。横型電子素子として電界効果素子を作製する。g-C3N4膜の面内方向へ沿った電流は実験的にpA以下であるが、ゲート電圧による電流制御によりノーマリーオフスイッチ素子を実現する。またインバーター回路などの論理回路応用への展開も図る。
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| 研究成果の概要 |
貴金属や毒性元素を用いない電気電子材料は、元素戦略の観点から注目を集めている。層状窒化炭素は、半導体性質を有した機能性材料である。その電荷輸送特性が明らかにされているが、電気電子素子への展開を見据えた技術階層に到達していない。本研究では、層状窒化炭素の電荷輸送特性を利用した電気電子素子を実証することを目的とした。層の積層方向に沿った電荷輸送と金属-半導体における界面制御を利用したダイオードを作製できた。層の面内方向に沿った電荷輸送の制御に成功し、ノーマリーオフ動作が可能な電界効果素子も作製できた。以上から、層状窒化炭素による電気電子素子を志向した基礎的な知見を得ることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
層状物質からなる二次元材料は、次々世代における電気電子素子の材料として有望であり精力的に研究が行われている。本研究で見出した窒化炭素によるノーマリーオフ動作は、材料固有の性質を利用した新たな動作原理を示す電気電子素子の創製に繋がると考えらえる。ま単純な素子構造によりノーマリーオフ動作が可能であることから、二次元材料からなる電解効果トランジスタや物理/化学センサの低消費電力化が実現可能になる可能性を秘めている。
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