リソグラフィーレス液体ナノデバイス作製プロセスの基盤確立と不揮発性メモリ応用

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360144
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学 (2011); 東京工業大学 (2009-2010)
• 研究代表者: 徳光 永輔 北陸先端科学技術大学院大学, グリーンデバイス研究センター, 教授 (10197882)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 電子・電気材料 / 電子デバイス・機器 / ナノ材料 / 半導体超微細化 / マイクロ・ナノデバイス

研究概要

本研究課題では、液体原料を用いたリソグラフィ-レスの全く新しいナノデバイス作製プロセスを提唱した。最初に液体原料の基礎物性の理解から研究を開始し、強誘電体Pb(Zr, Ti) O_3(PZT)、半導体In-Zn-O(IZO)等の薄膜の形成実験を通して、液体原料の熱的性質と成膜特性および電気的特性との関連を明らかにし、原料溶液の設計指針を策定した。次に強誘電体ゲート型の不揮発性メモリ素子をすべて液体原料から作製し、良好な電気的特性を得ることに成功した。さらにインプリントによる酸化物薄膜のパターニングに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Low-voltage Operation of Ferroelectric Gate Thin Film Transistors Using Indium Polymer Poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) (2011)
  • 著者名/発表者名: Gwang-Geun Lee, Yoshihisa Fujisaki, Hiroshi Ishiwara, and Eisuke Tokumitsu
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 ページ: 091103-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] The flexible non-volatile memory devices using oxide semiconductors and ferroelectric polymer poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) (2011)
  • 著者名/発表者名: Gwang-Geun Lee, Eisuke Tokumitsu, Sung-Min Yoon, Yoshihisa Fujisaki, Joo-Won Yoon, and Hiroshi Ishiwara
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol.99, No.1 ページ: 012901-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferroelectric-Gate Thin-Film Transitor Fabricated by Total Solution Deposition Process (2011)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Miyasako, Bui Nguyen Quoc Trinh Masatoshi Onoue, Toshihiko Kaneda, Phan Trong Tue, Eisuke Tokumitsu, and Tatsuya Shimoda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: Vol.50 ページ: 04DD09-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Totally solution-processed feerroelectric-gate thin-film transistor (2010)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Miyasako, Bui Nguyen Quoc Trinh, Masatoshi Onoue, Toshihiko Kaneda, Phan Tron Tue, Eisuke Tokumitsu, and Tatsuya Shimoda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol.97, No.17 ページ: 173509 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of Sol-Gel DerivedPbZr_xTi_(1-x) O_3 Film Properties Using Thermal Press Treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Kaneda, Joo-Nam Kim, Eisuke Tokumitsu and Tatsuya Shimoda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: Vol.49 ページ: 09MA08-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alow-temperature crystallization path for device-quality ferroelectric films (2010)
  • 著者名/発表者名: Jinwan Li, Hiroyuki Kameda, Bui Nguyen Quoc Trinh, Takaaki Miyasako, Phan Tron Tue, Eisuke Tokumitsu, Tadaoki Mitani and Tatsuya Shimoda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol.97, No.10 ページ: 102905 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of IGZO andIn_2O_3-Channel Ferroelectric-Gate Thin Film Transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu and Tomohiro Oiwa
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc 巻: Vol.1250, 1250-G13-07 ページ: 145-150
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有機強誘電体P(VDF-TrFE)と無機酸化物半導体IGZOを用いた強誘電体ゲート薄膜トランジスタの作製と評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: Gwang-Geun Lee, Sung-Min Yoon, Joo-Won Yoon, 藤崎芳久、石原宏、徳光永輔
  • 雑誌名: 信学技報(IEICE Technical Report) 巻: Vol.110、No.15 ページ: 71-75
• [雑誌論文] Fabrication and Characterization of ITO/BZN Thin Film Transistors (2009)
  • 著者名/発表者名: Eisuke TOKUMITSU and Yohei KONDO
  • 雑誌名: Journal of the Korean Physical Society 巻: Vol.54, No.1 ページ: 539-543
  • 査読あり
• [学会発表] Fabrication and Characterization of An-Sn-O series oxide thin film transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Haga and Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: ITC 2012(8thInternational Thin-Film Transistor Conference)
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
  • 年月日: 20120130-31
• [学会発表] Solution-processed oxide thin-film transistors using La-Ta-O/Bi-Nb-Ostacked gate insulator (2011)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Miyasako, Masatoshi Onoue, Hirokazu Tsukada, Eisuke Tokumitsu, and Tatsuya Shimoda
  • 学会等名: 2011 Fall meeting, Materials Research Society
  • 発表場所: Boston, U. S. A.
  • 年月日: 20111128-1202
• [学会発表] 様々な液体原料を用いたIn-Zn-O薄膜の形成と薄膜トランジスタ応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 清水貴也、羽賀健一、徳光永輔、金田敏彦、下田達也
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会、第8回研究集会、(ポスターセッション)
  • 発表場所: 龍谷大学アバンティ響都ホール(京都)
  • 年月日: 20111104-05
• [学会発表] Leakage Cuurent property of the PZT films improved by thermal press treatment (2011)
  • 著者名/発表者名: Joo-Nam Kim, Toshihiko Kaneda, Eisuke Tokumitsu, Tatsuya Shimoda
  • 学会等名: The 10th international conference on Nanoimprint and Nanoprint Technology(NNT 2011)
  • 発表場所: The Shilla Jeju, Korea
  • 年月日: 20111018-21
• [学会発表] Source solution dependence on electrical properties of In-Zn-O channel thin film transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu, Yasuhiro Takahashi, Toshihiko Kaneda, Tatsuya Shimoda
  • 学会等名: E-MRS2011 Fall Meeting, XII6, Warsaw University of Technology
  • 発表場所: Warsaw, Poland
  • 年月日: 20110919-23
• [学会発表] Low voltage operation of ferroelectric thin film transistors using P(VDF-TrFE) and IGZO (2011)
  • 著者名/発表者名: Gwang-Geun Lee, Yoshihisa Fujisaki, Hiroshi Ishiwara、Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス
  • 年月日: 20110800
• [学会発表] SUB-MICRON FERROELECTRIC-GATE THIN FILM TRANSISTOR USING SOL-GEL ITO CHANNEL AND STACKED(BLT/PZT) INSULATOR (2011)
  • 著者名/発表者名: Bui Nguyen Quoc Trinh, Takaaki Miyasako, Toshihiko Kaneda, Phan Trong Tue, Pham Van Thanh, Eisuke Tokumitsu, and Tatsuya Shimoda
  • 学会等名: International Symposium on Intergrated Functionalities(ISIF 2011)
  • 発表場所: Cambridge, U. K
  • 年月日: 20110731-0804
• [学会発表] Switching Characteristics ofIn_2O_3/(Bi, La) 4Ti_3O_(12) Ferroelectric-Gate Thin Film Transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu and Kazuya Kikuchi
  • 学会等名: EMF 2011(12thEuropean Meeting on Ferroelectricity)
  • 発表場所: Bordeaux Univ., France
  • 年月日: 20110626-0701
• [学会発表] In_2O_3をチャネルに用いた強誘電体ゲートTFTの電気的特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菊池和哉、徳光永輔
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 20110324-27
• [学会発表] 液体プロセスによるIn_2O_3及びIn-Zn-O(IZO)チャネル薄膜トランジスタの形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋泰裕、徳光永輔
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 20110324-27
• [学会発表] In_2O_3 & IZO Channel Thin-Film Transistors Prepared by Chemical Solution Process (2011)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu and Yasuhiro Takahashi
  • 学会等名: 7th International Thin-Film Transistor Conference(ITC2011)
  • 発表場所: Cambridge, UK
  • 年月日: 20110303-04
• [学会発表] Flexible Ferroelectric-TFTs Using IGZO-Channel and P(VDF-TrFE) (2010)
  • 著者名/発表者名: G.-G. Lee, S.-M. Yoon, J.-W. Yoon, Y. Fujisaki, H. Ishiwara, E. Tokumitsu
  • 学会等名: The 17th International DisplayWorkshops(IDW' 10)
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 20101201-03
• [学会発表] Fabrication of Organic P(VDF-TrFE) Film on PEN Substrate or Flexible IGZO-channel Ferroelectric-gate TFTs (2010)
  • 著者名/発表者名: Gwang-Geun Lee, Sung-Min Yoon, Yoshihisa Fujisaki, Hiroshi Ishiwara, Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: 2010 Fall meeting, Materials Research Society
  • 発表場所: Boston, U. S. A.
  • 年月日: 20101128-1202
• [学会発表] スパッタ法によるAl-Zn-Sn-OチャネルTFTの作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 羽賀健一、徳光永輔
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会、第7回研究集会、(ポスターセッション)
  • 発表場所: 奈良100年会館
  • 年月日: 20101105-06
• [学会発表] 液体プロセスによるIn2O3及びIn-Zn-O(IZO)薄膜の形成と酸化物チャネル薄膜トランジスタへの応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋泰裕、徳光永輔
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会、第7回研究集会、(ポスターセッション)
  • 発表場所: 奈良100年会館
  • 年月日: 20101105-06
• [学会発表] Ferroelectric-Gate Thin-Film Transistor Fabricated by Total Solution Deposition Process (2010)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Miyasako, Bui Nguyen Quoc Trinh, Toshihiko Kaneda, Masatoshi Onoue, Phan Trong Tue, Eisuke Tokumitsu, Tatsuya Shimoda
  • 学会等名: 2010 International Conference on Solid-State Devices and Materials
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20100921-24
• [学会発表] スパッタ法によるAl-Zn-Sn-OチャネルTFTの作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 羽賀健一、徳光永輔
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] Flexible on-volatile memory TFT with IGZO-channel and ferroelectric polymer (2010)
  • 著者名/発表者名: Gwang-Geun Lee、Sung-Min Yoon、Joo-Won Yoon、Yoshihisa Fujisaki、Hiroshi Ishiwara、Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会、16a-NJ-5、長崎大学文教キャンパス
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] Recent progress on ferroelectric-gate thin film trensistors with oxide channel (2010)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: International Conference on Electronic Materials 2010 presented by International Union of Materials Research Societies(IUMRS-ICEM 2010)
  • 発表場所: Korea International Exhibition Center, Gyeong Gi-Do, Korea
  • 年月日: 20100822-27
• [学会発表] Preparation of Bi-Zn-Nb-O(BZN) High-K Gate insulator by Sputtering for Oxide Channel Thin Film Transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu, Youhei Kondo, Tomohiro Oiwa
  • 学会等名: 16th Workshop on Dielectrics in Microelectronics(Wo DiM 2010)
  • 発表場所: Blatislava, Slovakia
  • 年月日: 20100628-30
• [学会発表] Fabrication of IGZO andIn_2O_3-Channel Ferroelectric-Gate Thin Film Transistors (2010)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu, Ken-ichi Haga and Tomohiro Oiwa
  • 学会等名: 2010 MRS Spring meeting, Materials Research Society
  • 発表場所: San Francisco, U. S. A.
  • 年月日: 20100405-09
• [学会発表] ゾルゲル法による酸化物チャネル薄膜トランジスタの作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥村優作、徳光永輔
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合会講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] Fabrication of IGZO-channel Ferroelectric-gate TFTs with Organic P(VDF-TrFE) Film (2009)
  • 著者名/発表者名: Gwang Geun Lee, Sung Min Yoon, Joo Won Yoon, Yoshihisa Fujisaki, Hiroshi Ishiwara, and Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: Fabrication of IGZO-channel Ferroelectric-gate TFTs with Organic2009 fall meeting, Materials Research Society
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 20091130-1204
• [学会発表] IGZOおよびIn_2O_3をチャネルに用いた強誘電体ゲートTFTの作製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 羽賀健一、大岩朝洋、徳光永輔
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第六回研究集会、(ポスターセッション)
  • 発表場所: 京都龍谷大学
  • 年月日: 20091105-06
• [学会発表] ゾルゲル法によるITO及びIn_2O_3薄膜の形成と酸化物チャネル薄膜トランジスタへの応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 奥村優作、徳光永輔
  • 学会等名: 薄膜材料デバイス研究会第六回研究集会、(ポスターセッション)
  • 発表場所: 京都龍谷大学
  • 年月日: 20091100
• [学会発表] Ferroelectric Behaviors of P(VDF-TrFE) Thin Films on Transparent ITO Electrode (2009)
  • 著者名/発表者名: Gwang geun Lee、Hoowon Yoon、Yoshihisa Fujisaki、Hiroshi Ishiwara、Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] Fabrication of In-Ga-Zn-O channel thin film transistors with high-k and ferroelectric gate insulators (2009)
  • 著者名/発表者名: E. Tokumitsu, T. Oiwa
  • 学会等名: 23rd International Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors(ICANS 23)
  • 発表場所: the Netherland
  • 年月日: 20090823-28
• [学会発表] Recent Progress and Future Prospects of Oxide-channel Ferroelectric-gate Thin Film Transistor with Large Charge Controllability (2009)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: 2009 MRS Spring meeting, Materials Research Society
  • 発表場所: San Francisco, U. S. A.
  • 年月日: 20090413-17