半導体コンタクトを用いたグラフェンチャネルトランジスタの電流制御

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24656204
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 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
• 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): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: グラフェン / シリコンカーバイド / トランジスタ / 半導体コンタクト / 単極性動作

研究概要

グラフェンは高い移動度を持つことから次世代電子デバイス応用への期待が高いが、バンドギャップが０であるために、正の電圧を印加しても負の電圧を印加しても電流の流れる両極性動作を示し、ドレイン電流のオンオフ比が大きくできないという問題点がある。本研究では、従来の金属にかわり半導体であるSiCをソース・ドレインに用いることにより、グラフェンチャネルトランジスタの単極性動作を実現し、３桁以上の大きなオンオフ比を得ることに成功した。大きなオンオフ比を得るためにはグラフェンとSiCの界面特性を改善することが重要との知見が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Unipolar behavior in grapheme-channel field-effect-transistors with n-type doped SiC source/drain regions (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Nagahisa, Yuichi Harada, and Eisuke Tokumitsu
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: vol.103, No.22 ページ: 223503-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of Hole Current in Graphene Transistors with N-Type Doped SiC Source/Drain Regions (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Nagahisa, Eisuke Tokumitsu
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: Vol.717-720 ページ: 679-682
  • 査読あり
• [学会発表] Fabrication of 4H-SiC MOSFETs Using Stacked Al_2O_3 Gate Insulator with Pre-Annealed Al_2O_3 Buffer Layer (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Yamada, S.Hino, N.Miura, M.Imaizumi, S.Yamakawa, and E.Tokumitsu
  • 学会等名: The International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2013
  • 発表場所: Phoenix Seagaia Resort, Miyazaki, Japan(We-P-25, Poster, Oct.2)
  • 年月日: 20130929-1004
• [学会発表] Electrical characterization of gate modulation in graphene/n-SiC contacts (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Nagahisa, Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: 5th International conference on Recent Progress in Graphene Research
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20130909-13
• [学会発表] Use of low- temperature-deposited high-k gate insulators for SiC power MOSFETs (2013)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu
  • 学会等名: Collaborative Conference on 3D & Materials Research (CC3DMR) 2013
  • 発表場所: Ramada Jeju, Jeju, Korea(492)
  • 年月日: 20130624-28
  • 招待講演
• [学会発表] Observation of High on/off Drain Current Ratio in Graphene Transistors with n-type doped SiC Source/Drain Regions (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Nagahisa, Y.Harada, E.Tokumitsu
  • 学会等名: Graphene Week 2013, GW2013-142
  • 発表場所: Chemnitz, Germany(TuP-27, Poster発表4 June)
  • 年月日: 20130602-07
• [学会発表] Comparative Study of Metalorganic Chemical Vapour Deposition of HfO_2 and Al_2O_3 Gate Insulators on SiC for Power MOSFET Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Tokumitsu, Isahaya Yamamura, Shiro Hino, Naruhisa Miura, Masayuki Imaizumi, Hiroaki Sumitani and Tatsuo Oomori
  • 学会等名: WoDiM 2012(17th Workshop on Dielectrics in Microelectronics)
  • 発表場所: Dresden, Germany(Poster)
  • 年月日: 20120625-27