| 研究課題/領域番号 |
16K06263
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| 研究機関 | 島根大学 |
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研究代表者 |
吉田 俊幸 島根大学, 学術研究院理工学系, 助教 (50335551)
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| 研究分担者 |
藤田 恭久 島根大学, 学術研究院理工学系, 教授 (10314618)
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| 研究期間 (年度) |
2016-10-21 – 2020-03-31
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| キーワード | ZnO粒子層 / 低抵抗化 / Gaドーピング |
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| 研究実績の概要 |
ZnOナノ粒子層をチャネルとする薄膜トランジスタ（TFT）の開発に向け，粒子層形成の最適化を行った。粒子層の形成には，独自のガス中蒸発法により生成したZnOナノ粒子の分散液を，ホットプレート上のガラス基板上へ塗布することで行った。これまで作製したTFTでは，チャネル，すなわち粒子層の寄生抵抗が極めて高く，トランジスタとして動作はするものの，実用化にはほど遠く，まずはこの問題をクリアする必要がある。
このことを踏まえ，本年度はまず，n型ZnOナノ粒子層の低抵抗化を目指した。方法は，ZnOナノ粒子とGa2O3微粒子を混合・加熱し，Gaの熱拡散によるドーピングを試み，粒子自体の低抵抗化を図った。PL法，XPS法，XRD法などの種々の評価結果より，ZnOへGaの拡散を確認でき，シート抵抗もG-Ohm/sqやM-Ohm/sq台からサブk-Ohm/sq台へと低減し，最小で225 ohm/sqを得るに至った。併せてキャリア濃度の上昇，およびキャリア移動度の微減も確認でき，ドーピングによるキャリア生成を強く示唆する結果となった。また，Ga熱拡散時の雰囲気効果も検証したところ，シート抵抗はpure-O2 > pure-N2 > open-Air の順で低下した。最も効果が高いのはopen-Air中での熱処理であり，これは，酸素の含有量が影響しているか，またはpureガス中には無い水蒸気の影響が考えられる。今後はガス中の水蒸気量を変えるなどして効果の検証を進めていく予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
ガラス基板上でのZnOナノ粒子層の最適化が想像以上に進まず，TFT特性の最適化や各種基板への展開まで至っていない。n型ではGaドーピングの効果が見られ，今後の進展が期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
n型ZnOナノ粒子層での進展が見られているので，それを用いたTFTの開発と基板材料の広範化に向けた取り組みを行う。GaドーピングのメカニズムをPL法，XPS法などにより解明し，条件の最適化を進める。また，新たにトップゲート型TFTへと応用し，従来のTFTより優れた特性を目指す。他，Alドープ，Inドープも試み，さらには最近商品化されたGZO微粒子の活用も検討する。p型ZnOナノ粒子層については，計画書記載の通り，N2ラジカルによる粒子または粒子層へのNドープを試みる。ある程度の条件が揃い次第，ガラス基板上から各種基板材料への粒子層およびTFT作製へと進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
他大学での施設利用を計画していたところ，当該設備の故障により測定が延期となり，出張旅費を次年度に繰り越すこととした。また付随する他の設備利用のための出張旅費，これらの結果を基に執筆予定の論文の投稿費用が繰り越された。当該設備の故障は修復されたとの連絡を受けているため，都合がつき次第順次進めていく予定である。
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