巨大電界効果を利用した可変面積電極の提案と可変容量キャパシタへの展開

• 研究課題/領域番号: 24360119
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 徳光 永輔 北陸先端科学技術大学院大学, グリーンデバイス研究センター, 教授 (10197882)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2014年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2012年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: 薄膜トランジスタ / 可変容量キャパシタ / 強誘電体 / 高誘電率材料 / 酸化物半導体 / 可変キャパシタ / 酸化物半導

研究成果の概要

本研究の目的は、大きな電荷密度を誘起できる強誘電体または高誘電率材料を用いて、面積を可変できる酸化物伝導体の電極構造を提案し、これを利用して集積化可能な小型・高性能の可変容量キャパシタを実現することである。本研究では、まず提案する素子を実現するための強誘電体(Bi,La)4Ti3O12(BLT)膜形成条件の最適化と溶液プロセスによる高誘電率材料の探索を実施した。次にITOまたはIn2O3をチャネルに用いた薄膜トランジスタ型の素子を試作して動作検証を行い、約1500%のゲート電圧による容量変化を実現した。さらに素子のスイッチング特性の改善およびナノインプリントを用いた素子の微細化を実施した。

研究成果

• [雑誌論文] Relationship between Source/Drain-Contact Structures and Switching Characteristics in Oxide-Channel Ferroelectric-Gate Thin-Film Transistors (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Haga, Yuuki Nakada, Dan Ricinschi, and Eisuke Tokumitsu
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 53 号: 9S ページ: 09PA07-09PA07
  • DOI: 10.7567/jjap.53.09pa07
  • NAID: 210000144476
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Characterization of Ferroelectric-Gate Thin-Film Transistors with an Amorphous Oxide Semiconductor, a-In-Ga-Zn-O (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Haga and Eisuke Tokumitsu
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 53 号: 11 ページ: 111103-111103
  • DOI: 10.7567/jjap.53.111103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of high dielectric constant of Bi-Nb-O_x thin-film capacitors fabricated by chemical solution deposition process (2014)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Onoue, Takaaki Miyasako, Eisuke Tokumitsu and Tatsuya Shimoda
  • 雑誌名: IEICE Electronics Express 巻: 11 号: 16 ページ: 20140651-20140651
  • DOI: 10.1587/elex.11.20140651
  • NAID: 130004678212
  • ISSN: 1349-2543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of solution-processed bismuth-niobium-oxide films (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Inoue, Tomoki Ariga, Shin Matsumoto, Masatoshi Onoue, Takaaki Miyasako, Eisuke Tokumitsu, Norimichi Chinone, Yasuo Cho and Tatsuya Shimoda
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 116 号: 15
  • DOI: 10.1063/1.4898323
  • NAID: 120005652019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rheology printing for metal-oxide patterns and devices (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Kaneda, Daisuke Hirose, Takaaki Miyasako, PhanTrong Tue, Yoshitaka Murakami, Shinji Kohara, Jinwang Li, Tadaoki Mitani, Eisuke Tokumitsu and Tatsuya Shimoda
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry C 巻: 2 号: 1 ページ: 40-49
  • DOI: 10.1039/c3tc31842g
  • NAID: 120005477875
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of 120-nm-channel-length ferroelectric-gate thin-film transistor by nanoimprint lithography (2014)
  • 著者名/発表者名: Koji Nagahara, Bui Nguyen Quoc Trinh, Eisuke Tokumitsu, Satoshi Inoue, and Tatsuya Shimoda,
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 53 号: 2S ページ: 02BC14-02BC14
  • DOI: 10.7567/jjap.53.02bc14
  • NAID: 210000143362
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unipolar behavior in grapheme-channel field-effect-transistors with n-type doped SiC source/drain regions (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Nagahisa, Yuichi Harada, and Eisuke Tokumitsu
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 103 号: 22
  • DOI: 10.1063/1.4833755
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-performance solution-processed ZrlnZnO thin-film transistors (2013)
  • 著者名/発表者名: Phan Trong Tue, Takaaki Miyasako, Jinwang Li, Huynh Thi Cam Tu, Satoshi Inoue, Eisuke Tokumitsu, and Tatsuya Shimoda
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Electron Devices 巻: Vol.60, No.1 号: 1 ページ: 320-326
  • DOI: 10.1109/ted.2012.2227483
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Channel Modulation in IN203/(Bi, La)4Ti3012 Ferrolectric-Gate Thin Film Transistors by Capacitance-Voltage Measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu & Kazuya Kikuchi
  • 雑誌名: Ferroelectrics 巻: 429:1,15-21 号: 1 ページ: 305-311
  • DOI: 10.1080/00150193.2012.676933
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of Hole Current in Graphene Transistors with N-Type Doped SiC Source/Drain Regions (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Nagahisa, Eisuke Tokumitsu
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 717-720 ページ: 679-682
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.717-720.679
  • 査読あり
• [学会発表] Crystallization Mechanism and Crystallographic Orientation Control of (Bi,La)4Ti3O12 (BLT) Films by Sol-gel technique (2015)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu and Ken-ichi Haga
  • 学会等名: 13th European Meeting on Ferroelectricity
  • 発表場所: Porto, Portugal
  • 年月日: 2015-06-28 – 2015-07-03
• [学会発表] Simultaneous formation of channel and source/drain regions by nano-rheology printing in ITO-based thin film transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kaneda, E. Tokumitsu, T. Miyasako, T. Shimoda
  • 学会等名: European Materials Research Society (EMRS) 2015 Spring Meeting
  • 発表場所: Lille, France
  • 年月日: 2015-05-11 – 2015-05-15
• [学会発表] Amorphous LaRuO Nano-Patterning Using Rheology Printing Method (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagahara, J. Li, D. Hirose, E. Tokumitsu and T. Shimoda
  • 学会等名: International Conference on Nanoimprint and Nanoprint Technology (NNT 2014)
  • 発表場所: ANA Crown Plaza Kyoto, Kyoto
  • 年月日: 2014-10-22 – 2014-10-24
• [学会発表] Fabrication of Metal Oxide Thin Films and Transistors by Solution Process (2014)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu and Tatsuya Shimoda
  • 学会等名: 2014 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices
  • 発表場所: Kanazawa Bunka Hall, Kanazawa
  • 年月日: 2014-07-01 – 2014-07-03
• [学会発表] Novel Materials and Processing for Printed Metal Oxide Devices (2014)
  • 著者名/発表者名: Jinwang Li, Phan Trong Tue, Yoshitaka Murakami, Tadaoki Mitani, Eisuke Tokumitsu & Tatsuya Shimoda
  • 学会等名: European Materials Research Society (EMRS) 2014 Spring Meeting
  • 発表場所: Lille, France
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-30
• [学会発表] Characterization of In2O3 Channel Ferroelectric-Gate Thin Film Transistors (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichi Haga, Yuki Nakada, Dan Ricinschi and Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: International Thin-FilmTransistor Conference (ITC 2014)
  • 発表場所: Delft, the Netherlands,
• [学会発表] Ferroelectric-gate oxide channel thin film transistors fabricated by solution process (2013)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: International Electron Devices and Materials Symposium
  • 発表場所: Nantou, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] Fundamental Study on Thermal Nanoimprint Process for Oxide-channel Thin Film Transistor Fabrication (2013)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu, Kei Sato, Ken-ichi Haga
  • 学会等名: the 12th International Conference on Nanoinprint and Nanoprint Technology 2013
  • 発表場所: Barcerona, Spain
• [学会発表] Use of low-temperature-deposited high-k gate insulators for SiC power MOSFETs (2013)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: Collaborative Conference on 3D & Materials Research (CC3DMR) 2013
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Asymmetry of switching time in oxide-channel ferroelectric-gate thin film transistors (2013)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu, Etsu Shin, Hiroshi Shibata
  • 学会等名: European Materials Research Sciety (EMRS) 2013 Spring Meeting
  • 発表場所: Strasbourg, France
• [学会発表] Switching properties of ferroelectric P(VDF-TrFE) films fabricated on oxide electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu, Gwang-Geun Lee
  • 学会等名: E-MRS 2012, Spring Meeting
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2012-05-16
• [学会発表] Oxide-channel thin film transistors using ferroelectric and high-k gate insulators (2012)
  • 著者名/発表者名: (invited)Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies-International Conference on Electronic Materials 2012(IUMR S-ICEM2012)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] Fabrication and Characterization of An-Sn-O series oxide thin film transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Haga and Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: ITC 2012(8th International Thin-Film Transistor Conference)
  • 発表場所: Lisbon, Portugal