Super high-k層状物質との複層化によるh-BNゲート絶縁膜の高誘電化

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K14656
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 服部 吉晃 神戸大学, 工学研究科, 助教 (90736654)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: h-BN / F-N tunneling / Fermi level pinning / barrier height

研究成果の概要

高い電子移動度を持つグラフェン電界効果トランジスタは、六方晶窒化ホウ素(h-BN)の上に設置することにより、さらに性能が向上することが分かっている。しかし、h-BNをゲート絶縁膜として利用する場合、誘電率が低い問題がある。この問題はh-BNを薄くして、高い誘電率を持つ材料に積層させることで解決できるが、h-BNを薄くした際に流れるリーク電流の調査が必要である。本研究ではそのリーク電流がホール電流であることを明らかにし、それを電極の材料により抑制できることを実験的に確かめた。

自由記述の分野

電子・電気材料工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

h-BNは実用化されているシリコン熱酸化膜（SiO2）に匹敵する絶縁破壊強さや信頼性を有する点から、電子材料としての物性はSiO2に類似点が多いと考えられるが、実際には、SiO2とはバンドアライメントが異なっていて、F-Nトンネル電流に関しては一般的な酸化物絶縁体とは異なり、ホール電流であることを明らかにした。つまり、絶縁破壊において、SiO2は電子電流により破壊され、h-BNはホール電流により破壊される。一方で、通常の酸化物ではフェルミ準位ピンニング起こりにくく、トンネル絶縁膜としても利用されているが、本研究では実験的にh-BNにおいて、ピンニングが確認された。