| 研究課題/領域番号 |
18K14131
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| 研究機関 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 |
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研究代表者 |
斉藤 大志 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究員 (70611317)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 金属ナノインク / 電極作製 / ショットキー接触 / 仕事関数 / ケルビンプローブ顕微鏡 |
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| 研究実績の概要 |
本申請研究の目的は、金属ナノインクから金属電極を作製し、さらにその金属電極の仕事関数を制御するための新しい手法を構築することである。金属電極の仕事関数制御は、次世代パワー半導体上への電極形成や、低電圧駆動が求められるデバイスの回路形成において有効な技術になると考えている。2019年度は、「銀電極表面の仕事関数の評価と制御」について重点的に取り組んだ。まず、銀ナノインクから半導体基板上に銀電極を形成した。さらに、ケルビンプローブ顕微鏡を用いて銀電極表面の仕事関数評価に取り組み、下記の成果を得た。
【1】ナノインクから作製した銀電極の仕事関数を評価するにあたって、銀/p型シリコンの組み合わせについて、まずは様々な焼成条件で電極を作成し、焼成条件による作製した電極の電気特性の違いについて検討を行った。その結果、銀/p型シリコンの電気的接触の状態が、焼成条件によって大きく変化することが分かった。その要因としては、銀/p型シリコン界面での酸化膜や化合物層の形成が考えられる。このように、銀電極の仕事関数評価を進める上で、電極の作製条件の最適化に十分な検討が必要なことが明らかとなった。
【2】作製した銀電極の仕事関数計測をケルビンプローブ顕微鏡を用いて行った。しかし、プローブの選定や評価用試料の作製などの条件検討に苦慮し仕事関数を評価するまでには至らなかった。課題はあるが、問題点とその解決策は把握できており、研究は良好に進捗している。
以上より、2019年度の研究課題である「銀電極表面の仕事関数の評価と制御」については順調に研究は進捗していると言える。2020年度は、引き続き電極形成の最適化と電極の仕事関数評価について取り組む予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は、前年度の成果を踏まえ、銀電極表面の仕事関数の評価と制御について十分な検討ができた。評価用の試料作製や、p型シリコン上の銀電極形成とその評価について新規な研究成果を挙げることができ、研究は概ね順調に進捗していると言える。次年度以降についても、学会発表や論文による研究成果の周知について努める予定である。今後の研究課題として、仕事関数評価が可能な評価用試料の作製が挙げられる。次年度は、引き続き電極形成の最適化と電極の仕事関数評価について取り組みつつ、仕事関数の制御についても取り組む予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度は、昨年度から引き続き「電極表面の仕事関数の評価と制御」に重点的に取り組む。銀ナノインクから作製した銀電極とｐ型シリコン半導体の組み合わせを本研究の概念実証のためのモデルケースと位置づけ、その電気的接触評価に注力しながら下記2項目について実施する。
【1】銀電極の仕事関数評価
これまでの結果より、ナノインクから作製した電極特有の界面構造の存在が示唆されている。この実態解明のため、引き続きケルビンプローブ顕微鏡を用いた電極面の仕事関数の直接測定に取り組む。これまでに、ケルビンプローブを用いることで、「電極の仕事関数が一様でない」ことまでが分かっている。今後は、この仕事関数の不均一性の原因究明に取り組むことで、電極特有の構造と電気特性との関係解明を目指す。
【2】銀電極のC-V測定
これまで電極の電気特性評価はI-V測定を中心に行ってきたが、印加電圧による静電容量の変化を計測（C-V測定）することで、ショットキー接触の内蔵電位や金属／半導体における半導体のドープ濃度を見積もることが可能となる。銀電極とｐ型シリコン半導体との電気的接触評価をI-V特性とは異なる見地から検証できる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
【次年度使用額が生じた状況・理由】
既存の設備や使用器具を活用することで、当初計画よりも消耗品費への支出が少額となったため。また、ケルビンプローブ顕微鏡を用いた実験計画の進捗が若干遅滞したために、購入を予定していたプローブ類について年度内に購入できなかったため。その他の消耗品や旅費については概ね計画通り支出した。
【使用計画】
次年度使用額分については、当初の予定通りケルビンプローブ顕微鏡のプローブ購入に充てる予定である。それ以外の支出については、消耗品費と論文投稿費へ適切に配分して支出する。次年度以降も計画的な使用に努める。
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