| 研究課題/領域番号 |
19H00755
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
長汐 晃輔 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20373441)
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| 研究分担者 |
吾郷 浩樹 九州大学, グローバルイノベーションセンター, 教授 (10356355)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | トンネルFET / MoS2 / WSe2 / h-BN |
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| 研究実績の概要 |
二次元トンネルFET(2D-TFET)において，低消費電力動作かつ高い駆動電流の両立が期待されている．我々はバンド間トンネル(BTBT)電流向上に適したtype IIIのバンドアライメント取得を目指しcharge transfer(CT)型p+-WSe2及びNb置換型p+-MoS2の2種類のソースに対してMoS2チャネルとのヘテロ構造においてBTBTを観測してきた．しかしながら，依然としてS.S.は60 mV/dec以上であった．本年度は，完全縮退のため安定なp+を示すp+-MoS2/ n-MoS2ヘテロ構造及び，界面準位を低減できるh-BNをゲートに選択し，チャネルのバンドギャップの層数依存性に着目してS.S.をMOSFETの理論限界値である60 mV/dec以下に低減することを試みた．S.S.を広い電流範囲で小さくするためには，チャネルのバンドギャップを小さくしトンネル確率を上げることが有効である．チャネルをバンドギャップの小さい3層に変えた3層-MoS2/BN-TGデバイスでは，広い電流範囲でS.S.がさらに低減しており，最小で51 mV/decと60 mV/dec以下のS.S.を得ることができた．リーク電流存在時においてはS.S.は見かけ上小さくなるため，精緻なリーク電流計測から測定限界に到達していること，ISとIDが常に一致していることを確認している．以上より，2次元系の特徴である2次元界面での極低界面準位及びバンドギャップの層数依存を最適化することで60 mV/dec以下のS.S.を達成した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
これまで2次元ヘテロトンネルFETによりBTBTは確認できていたが，今回さらにMOSFETの理論限界の60mV/decを切るSSを得ることに成功している．以上の結果は，当初の計画以上である．
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| 今後の研究の推進方策 |
2次元トンネルFETにおける理論計算では，20mV/decを切るSSの値が報告されている．2次元界面には積層時にバブルが形成されることが良く知られている．SSの値を向上するためには，理想に近い2次元界面を形成することが重要である．今後は，これまでに研究室において独自に研究してきたバブルフリー積層技術をトンネルFET構造作製時に適応し，清浄界面でのSS測定を行う．
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