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今年度は、ビスマス(Bi)薄膜をチャネルとする電界効果トランジスタ(FET)としてバックゲート型薄膜トランジスタ(TFT)における電界効果応答の研究と、Pt薄膜における磁気輸送特性の研究を行った。昨年度までの研究進捗にて、1nmから3nm程度の膜厚範囲におけるPt薄膜をチャネルとしたTFT素子の電界効果応答を観測したことから、Bi薄膜においても量子サイズ効果が期待される膜厚にてBi薄膜をチャネルとしたTFT試料の電界効果への応答評価を行った。その結果、Bi薄膜の膜厚が10nmよりも薄い薄膜をチャネルとするTFT試料にて電界効果への応答と期待されるシグナルを観測した。このことから、Bi薄膜における電界効果の測定においては膜厚が数nmから10nm程度の範囲の薄膜をチャネルとすることが有効であると期待される。さらに、Pt薄膜の磁気輸送の研究では、Pt薄膜における磁気輸送特性は膜厚によることがわかった。本研究では、膜厚が数nm程度のイッテルビウム(Yb)、Bi、Ptの薄膜をチャネルとするバックゲート型TFT素子により、電子と正孔のキャリア濃度が漸近する材料をチャネルとするFETの研究を行ってきた。本研究の開始時点にて予定していたスピンを活かす素子であるスピンFETの研究までは3年間の研究期間において到達できなかったものの、本研究における膜厚が数nm程度のYb、Bi、Pt薄膜をチャネルとするTFT素子の電界効果応答と磁気輸送特性の研究成果は、電子と正孔のキャリア濃度が漸近する材料の薄膜をチャネルとするFET素子の未来の開発に向けた研究に活かされるものと期待される。
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