| 研究課題/領域番号 |
20K15371
|
|---|
| 研究機関 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
|---|
研究代表者 |
森本 貴明 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 助教 (70754795)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| キーワード | ショットキー接触 / 整流性 / ガスセンサー / オゾン / 酸化物半導体 / IGZO-TFT / ダイオード |
|---|
| 研究実績の概要 |
我々は、高移動度、低リーク電流な薄膜トランジスタ(TFT)の材料として近年実用化された酸化物半導体IGZOを溶液化、塗布することで、低コスト、簡単なプロセスでTFTを作製する手法を確立した。この過程で、本IGZO膜により(1)オゾンガスセンサー、(2)ショットキーバリアダイオードも構成できることが分かった。そこで、これらの実用化のために研究を行っている。
(1) IGZOオゾンセンサー：In: Ga: Zn = 6: 1: 3 の比率に調製したIGZO前駆体溶液を基板に塗布し、大気中260～400℃で焼成したIGZOを用いてTFTを作製した。焼成温度300～340℃のとき、オゾン暴露によりオン電流は1000分の1以下に減少し、オゾンを高感度に検出できるが、焼成温度 360℃以上では検出感度が低い。また、280℃以下ではオゾン暴露有無にかかわらずオン電流が減少し検出は難しい。X線光電子分光(XPS)および、フーリエ変換赤外分光(FT-IR)測定より、酸素空孔や水酸基が多く含まれるときにオゾンに対する感度が高い傾向が認められ、これらがオゾンとの反応に深く関与していることが示唆された。
(2)ショットキーバリアダイオード： (1)と同様の方法で製膜したIGZO膜に、ソース端子としてAl電極、ドレイン端子としてAu電極を蒸着しTFTとした結果、IGZO-Au間でショットキー接触が形成され、整流特性が見られた。組成In: Ga: Zn = 6: 1: 3、膜厚約10nmにおいて、順・逆方向電流比1×104～5が得られたが再現性が低かった。一方、同組成のまま膜厚を50nmとしたところ電流比は1×103に低下したものの再現性が向上した。すなわち、整流特性と安定性はトレードオフの関係にある可能性が示唆された。
|
| 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
(1) IGZOオゾンセンサーに関しては、昨年度にデバイス形状の影響を解明したのに続き、今年度には予定通り、焼成条件の影響が明らかになった。これらの結果は、今後、両者の共通点や相違点を、電気特性と物性の両面から考察するにあたっての重要な手がかりになると考えられる。
(2) IGZO-Auショットキーバリアダイオードの評価に関しても、予定通り、準・逆方向電流比の評価や、それを最適にする条件が明らかになった。
|
| 今後の研究の推進方策 |
(1) IGZOオゾンセンサーに関しては、センサーとして繰り返しオゾン濃度を測定するためには、不可逆的反応では使い捨てになってしまうためにオゾン濃度の影響を定期的にリセットする手段を探索する。
(2) IGZO-Auショットキーバリアダイオードの今後の課題は、各作製条件が整流性に与える影響の物性評価により解明すること、および、その結果を利用し、再現性を維持したままでの整流特性向上を実現することである。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍により学会がオンライン開催となり出張旅費が使用されなかったことに加え、購入予定だった「プローバー」を他研究者より借りることが出来たため。
一方、これまでの研究の結果、当初の想定よりも広い温度範囲での試料作成が必要と判明したため、令和4年度には熱処理装置の購入が必要となる。次年度使用額は、主にその購入に充てる予定である。
|
