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2017 年度 実績報告書

トップゲート構造による集積化単一有機半導体相補型トランジスタに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K13969
研究機関東京工業大学

研究代表者

大見 俊一郎  東京工業大学, 工学院, 准教授 (30282859)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード有機半導体 / 有機絶縁体 / 疑似相補型トランジスタ / しきい値制御 / トップゲート構造 / 窒素添加六ホウ化ランタン / ペンタセン / ルブレン
研究実績の概要

本年度は、窒素添加LaB6界面層によるp型OFETのしきい値制御を利用した、単一有機半導体擬似相補型トランジスタ(擬似CMOS)に関する検討を行った。高濃度n-Si(100)基板上に、ウェット酸化により10 nmのSiO2ゲート絶縁膜を形成した。次に、窒素添加LaB6界面層を1.2 nm堆積しパターニングを行った。作製した試料の前面に10 nmのペンタセン薄膜を室温で形成し、Auを用いてトップコンタクト型のソース/ドレイン電極をステンシルマスクにより形成した。最後に、SiO2ゲート絶縁膜上に直接ペンタセンを形成した負荷OFET(高しきい値電圧)と、窒素添加LaB6界面層上にペンタセンを形成した駆動OFET(低しきい値電圧)のドレイン電極間のAl配線をステンシルマスクにより形成し、ゲート共通の擬似CMOSを作製した。駆動OFETはL/W=300 μm/500 μm、負荷OFETはL/W=50 μm/1500 μmと設計し、それぞれのしきい値電圧を駆動OFETが-2.3 V、負荷OFETが-1.8 Vに制御することにより、電源電圧5 Vでのインバータ動作を実現した。
次に、アモルファスルブレンをゲート絶縁膜として用いた、トップゲート型OFETの微細化に関する検討を行った。SiO2/Si(100)基板上に、Au-7.4%Ge電極を用いたボトムコンタクト型ソース/ドレイン電極をリフトオフで形成した。その後、アモルファスルブレンゲート絶縁膜(65 nm)/ペンタセン薄膜(10 nm)の積層構造を室温で形成し、Alゲート電極をリフトオフによりパターニングしてトップゲート型のp型OFETを作製した。その結果、ゲート長2.3 μm - 7 μmのOFETのデバイス動作に成功し、移動度としてゲート長2.3 μmのOFETにおいて、0.0051 cm2/(Vs)が得られることを明らかにした。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Investigation of pentacene growth on SiO2 gate insulator after photolithography for nitrogen-doped LaB6 bottom-contact electrode formation2018

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Maeda, Mizuha Hiroki, and Shun-ichiro Ohmi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 57 ページ: 04FL13

    • DOI

      10.7567/JJAP.57.04FL13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Top-gate pentacene-based organic field-effect transistor with amorphous rubrene gate insulator2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuha Hiroki, Yasutaka Maeda, and Shun-ichiro Ohmi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 57 ページ: 02CA08

    • DOI

      10.7567/JJAP.57.02CA08

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron Injection of N-type Pentacene-Based OFET with Nitrogen-Doped LaB6 Bottom-Contact Electrodes2018

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Maeda, Mizuha Hiroki, and Shun-ichiro Ohmi
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Electron.

      巻: E101-C ページ: 323-327

    • DOI

      10.1587/transele.E101.C.323

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Narrow Line Crystallization of Rubrene Thin Film Enhanced by Yb Interfacial Layer for Single Crystal Channel OFET Application2017

    • 著者名/発表者名
      Shun-ichiro Ohmi, Mizuha Hiroki, and Yasutaka Maeda
    • 雑誌名

      75th Device Research Conference Conf. Dig.

      巻: 75 ページ: 183-184

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Nitrogen-Doped LaB6 Interfacial Layer on Device Characteristics of Pentacene-Based OFET2017

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Maeda, Shun-ichiro Ohmi, Tetsuya Goto and Tadahiro Ohmi
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Electron.

      巻: E100-C ページ: 463-467

    • DOI

      10.1587/transele.E100.C.463

    • 査読あり
  • [雑誌論文] HfO2をゲート絶縁膜に用いたペンタセンOFETのデバイス特性に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      前田康貴, 劉野原, 廣木瑞葉, 大見俊一郎
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: SDM2017-54 ページ: 25-30

  • [雑誌論文] 非晶質ルブレンをゲート絶縁膜に用いたトップゲート型OFETに関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      大見俊一郎, 廣木瑞葉, 張鴻立, 前田康貴
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: SDM2017-4 ページ: 15-18

  • [学会発表] 窒素添加LaB6界面制御層によるしきい値制御を用いたペンタセンPseudo-CMOS2018

    • 著者名/発表者名
      前田康貴, 廣木瑞葉, 小松勇貴, 大見俊一郎
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Narrow Line Crystallization of Rubrene Thin Film Enhanced by Yb Interfacial Layer for Single Crystal Channel OFET Application2017

    • 著者名/発表者名
      Shun-ichiro Ohmi, Mizuha Hiroki, and Yasutaka Maeda
    • 学会等名
      75th Device Research Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Surface Treatment of SiO2 Gate Insulator forPentacene-based OFETs with Nitrogen-doped LaB6 Bottom-Contact Electrode Formation Process2017

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Maeda, Mizuha Hiroki, and Shun-ichiro Ohmi
    • 学会等名
      2017 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron Injection of N-type Pentacene-based OFET with Nitrogen-Doped LaB6 Bottom-Contact Electrodes2017

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Maeda, and Shun-ichiro Ohmi
    • 学会等名
      2017 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices
    • 国際学会
  • [学会発表] Top-gate type pentacene-based OFET with a-rubrene gate insulator2017

    • 著者名/発表者名
      Mizuha Hiroki, Yasutaka Maeda, and Shun-ichiro Ohmi
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
    • 国際学会
  • [学会発表] HfO2をゲート絶縁膜に用いたペンタセンOFETのデバイス特性に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      前田康貴,劉野原, 廣木瑞葉, 大見俊一郎
    • 学会等名
      電子情報通信学シリコン材料・デバイス研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 非晶質ルブレンゲート絶縁膜を用いたデュアルゲート型ペンタセン2017

    • 著者名/発表者名
      廣木瑞葉, 前田康貴,大見俊一郎
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] PFP薄膜を用いたn型OFETにおける窒素添加LaB6界面制御層の効果2017

    • 著者名/発表者名
      前田康貴、廣木瑞葉、大見俊一郎
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 非晶質ルブレンをゲート絶縁膜に用いたトップゲート型OFETに関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      大見俊一郎, 廣木瑞葉, 張鴻立, 前田康貴
    • 学会等名
      シリコン材料・デバイス研究会/有機エレクトロニクス研究会
  • [備考] 大見研究室

    • URL

      http://www.sdm.ee.e.titech.ac.jp/

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公開日: 2018-12-17  

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