| 研究課題/領域番号 |
23K13674
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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30010:結晶工学関連
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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, 学術研究員 (70896191)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 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)
2024年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | ゲルマニウム / 多結晶 / 薄膜 / pn接合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
合成温度の低い多結晶Ge薄膜は、低耐熱なガラスやプラスチック等あらゆるモノに電子デバイスを作り込むことのできるポテンシャルを持つ材料であり、申請者は単結晶に迫る高いキャリア移動度を有する多結晶Ge薄膜を実現した。本研究では、多結晶Geのデバイス応用に向けて重要な要素でありながら、その劣悪な膜特性により未開拓であったpn接合に焦点を絞り、pn接合ダイオードの動作実証と共にその基礎特性を明らかにする。さらにpn接合の形成により、初めて可能となる種々の評価（過渡応答分光法、電子線誘起電流法）により、多結晶Ge薄膜の物性の深化を目指す。
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| 研究実績の概要 |
合成温度の低い多結晶Ge薄膜は、低耐熱なガラスやプラスチック等のあらゆるモノに電子デバイスを作り込むことのできるポテンシャルを持つ材料であり、申請者は単結晶に迫る高いキャリア移動度を有する多結晶Ge薄膜を実現した。本研究では、多結晶Geのデバイス応用に向けて重要な要素でありながら、その劣悪な膜特性により未開拓であったpn接合の形成を目指す。
本年度は、多結晶p型Ge薄膜（正孔密度：5E17 cm-3）へのn型ドーピングに取り組んだ。n型ドーピングの手法として、塗布型拡散材（SOG）を用いる手法およびイオン注入の2手法を検討した。n型不純物にはP（リン）を用いた。SOGを用いる手法では、n型化（電子密度：7E18 cm-3）は可能ではあるものの、650℃以上の高いアニール温度が必要であることが判明した。一方、イオン注入では、500℃のアニールでn型化（電子密度：1E19 cm-3）に成功した。本手法により形成したn型領域をソース/ドレインとした反転型nチャネルトランジスタ動作も実証することができた。
プラスチック上のフレキシブルデバイス応用に向け、プロセス温度のさらなる低温化に取り組んだ。イオン注入後にNi薄膜を堆積し、アニールを行うことでn型化（電子密度：3E18 cm-3）に必要なプロセス温度を360℃まで低温化することに成功した。
pn接合をベースとしたあらゆる電子デバイスへの応用につながる成果である。
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