| 研究課題/領域番号 |
19H02561
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
野内 亮 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70452406)
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| 研究分担者 |
永村 直佳 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主任研究員 (40708799)
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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 | 原子層半導体 / 多層 / 二硫化モリブデン / ヒステリシス / 移動度 / 電界効果トランジスタ / エッジ終端化 / フッ素終端 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、原子層半導体のエッジ状態が半導体デバイス動作に与える影響を詳らかにすると共に、エッジの異種元素や分子による終端化でエッジ状態低減を図る。原子層物質のエッジ終端化研究の難しさは、エッジ終端化効果と表面吸着効果が切り分けられないことにある。それに対し、本研究では、分厚い結晶を用いたバックゲート型電界効果トランジスタ（FET）なら、電流が流れる部分（チャネル）が表面から離れて表面吸着効果を無視し得るのではないか、という観点で、調査を進めた。
本研究では、代表的な原子層半導体である二硫化モリブデンの多層薄片を用いたFETに関して、フッ素プラズマ処理が動作特性に及ぼす効果について検討した。フッ素プラズマ処理の方法としては、六フッ化硫黄や四フッ化メタンなどのガスのプラズマ化が一般的であるが、これらのガスは温暖化係数が高く忌避される傾向にあるため、テフロンシートを配置した真空容器内でArプラズマを発生させることで、間接的に高エネルギーフッ素種を生成する手法を採用した。処理対象の試料とテフロンシートの間の距離を変えることで、プラズマ処理の強度を制御した。距離を離して行った穏和なプラズマ処理においては、処理後にバンドギャップ内電子準位密度の上昇が見られず、表面へのプラズマ処理効果による悪影響がチャネルにまで及ばない状況を作ることができた。その結果、表面吸着効果を切り分けたエッジのフッ素終端化効果の調査が可能となった。フッ素プラズマ処理によるFET特性変化としては、測定時における電圧の往復掃引に伴って生じる電流のヒステリシスが減少すると共に、電界効果移動度の上昇が観測された。これは、エッジがフッ素原子で終端化されたことによって疎水化した結果、水分子の吸着が妨げられたためと理解できる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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