高移動度・層状MoS2チャネルトランジスタの基礎的研究

• 研究課題/領域番号: 25889022
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 若林 整 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (80700153)
• 研究期間 (年度): 2013-08-30 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 電子デバイス・集積回路 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 二硫化モリブデン / スパッタ / 第一原理計算 / 2次元層状半導体 / ドーピング

研究成果の概要

将来ヒューマンインターフェース用トランジスタのチャネルとして、比較的移動度が高い、原子2次元層状二硫化モリブデン(MoS2)半導体について、第一原理計算も用いて研究した。バンド構造計算より、アルカリ金属汚染でピニング現象が発生し、MoS2膜が高濃度n型化することを確認した。他機関キャリヤ濃度1021 cm-3と合致している。そこでクリーンプロセスとして、スパッタ法によりMoS2膜を成膜することで、1017 cm-3程度まで低減できることを確認した。次にMoS2の下地SiO2膜の表面平坦性向上により、1016 cm-3に低減でき、従来7倍である27 cm2/V-s (Hall移動度)を達成した。

研究成果

• [雑誌論文] Multi-layered MoS2 film formed by high-temperature sputtering for enhancement-mode nMOSFETs (2015)
  • 著者名/発表者名: Takumi Ohashi, Kohei Suda, Seiya Ishihara, Naomi Sawamoto, Shimpei Yamaguchi, Kentaro Matsuura, Kuniyuki Kakushima, Nobuyuki Sugii, Akira Nishiyama, Yoshinori Kataoka, Kenji Natori, Kazuo Tsutsui, Hiroshi Iwai, Atsushi Ogura and Hitoshi Wakabayashi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 54 号: 4S ページ: 04DN08-04DN08
  • DOI: 10.7567/jjap.54.04dn08
  • NAID: 210000145087
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Two dimensional material device technologies (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Wakabayashi
  • 学会等名: IEEE EDS Mini-Colloquium: WIMNACT 45
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-02-19
  • 招待講演
• [学会発表] Sputtered MoS2 Film for Future High-Performance Nanoelectronic Devices (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ohashi, Hitoshi Wakabayashi, et. al
  • 学会等名: Thailand-Japan International Academic Conference
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-11-22
• [学会発表] Advanced-CMOS Device Benchmarks and following Transition-Metal Dichalcogenides (TMDs) for 2D FETs (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Wakabayashi
  • 学会等名: QNERC Workshop on Nano Devices and Materials
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2014-11-04
  • 招待講演
• [学会発表] Advanced Scaling and Wiring Technology (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Wakabayashi
  • 学会等名: ADMETA Plus 2014
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-Layered MoS2 Thin Film Formed by High- Temperature Sputtering for Enhancement-Mode nMOSFETs (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ohashi, H. Wakabayashi, et. al.
  • 学会等名: Solid State Device and Materials, 2014
  • 発表場所: エポカルつくば
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] Progress and Benchmarking of CMOS-Device Technologie (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Wakabayashi
  • 学会等名: International Conference on Electronics Packaging
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2014-04-24
  • 招待講演
• [学会発表] Progress and Benchmarking of CMOS-Device Technologies (2014)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Wakabayashi
  • 学会等名: International Conference on Electronics Packaging 2014
  • 発表場所: 富山
  • 招待講演