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物材機構、ディスプレー向け酸化膜半導体を開発-ガリウム・亜鉛不使用

日刊工業新聞より。

物材機構、ディスプレー向け酸化膜半導体を開発-ガリウム・亜鉛不使用

物質・材料研究機構は、新しい材料で構成した次世代ディスプレー向けの酸化膜半導体を開発したと
発表しています。ガリウムや亜鉛を使わずに従来材料に匹敵する性能を得たとの事。
酸化膜半導体としては近年クローズアップされているIGZO(In-Ga-Zn-O)が有名ですが
安定性のある材料についての探求が進められています。
今回は酸化金属としてTi、W、SiをInに少量した薄膜を作製し、その特性を調査しています。
結果、IGZOに匹敵する性能を達成したとの事です。

NIMS_OxideMetal_1.png
図1.試作した酸化膜トランジスタの外観写真および素子構造の模式図。

NIMS_OxideMetal_2.png
図2.室温で製膜し、150℃でアニールすることで得られたSiO2を添加した
酸化インジウム膜のトランジスタ特性。

NIMS_OxideMetal_3.png
図 3.酸化膜をスパッタ製膜する際の酸素分圧条件と膜の伝導の相関図。
Ti添加の場合、酸素分圧の変化が伝導度を大きく変えてしまうが、
Si添加の場合は伝導度の変化を小さく抑えられる。この結果として、薄膜に熱を加えても、
酸素の離脱や吸収による伝導度の変化が小さい。
(図中のカッコ内は添加酸化物其々の結合かい離エネルギー(kJ/mol)を記した)

NIMSニュースリリース
安定した特性を有する新元素構成による酸化膜半導体の開発に成功

当ブログ関連記事
IGZO

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 物質・材料研究機構は、新しい材料で構成した次世代ディスプレー向けの酸化膜半導体を開発した。
ガリウムや亜鉛を使わずに従来材料に匹敵する性能を得た。
 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点の相川慎也研究員、塚越一仁主任研究者、生田目俊秀統括マネジャーらは、酸化インジウムの薄膜に酸化した金属を微量添加し、薄膜が半導体として動作するための製膜条件を見いだした。実際に、酸化インジウムの薄膜に酸化チタン、酸化タングステン、酸化シリコンの3種の酸化した金属を添加した薄膜トランジスタを開発し、性能を調べた。
 その結果、少量添加した酸化金属がトランジスタの動作安定性に密接に関与することが分かった。
開発したトランジスタのオン/オフ比は9ケタと高く、電界効果移動度も従来材料であるインジウム、ガリウム、亜鉛の混合酸化膜(IGZO)で作ったトランジスタに匹敵する性能を達成したという。
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半導体デバイス入門―その原理と動作のしくみ半導体デバイス入門―その原理と動作のしくみ
(2011/10)
柴田 直

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東北大、グラフェントランジスタ開発-ナノリボン構造作製

日刊工業新聞より。
東北大、グラフェントランジスタ開発-ナノリボン構造作製

 東北大学寒川誠二教授の研究グループは、従来比1000倍の電気特性を持つ炭素物質のグラフェン
使ったトランジスタを開発したと発表しています。独自開発の中性粒子ビーム加工でグラフェンを細線化して
高品質な「ナノリボン」構造を作り、世界最高のスイッチング性能(オン/オフ比)を実現したとの事。
 今回の検証に用いた中性粒子ビームによる加工技術はすでに用いられているプラズマ源を利用し、
中性化の為のグラファイトグリットを付加するだけで実現できるとのことで、
装置メーカー側の開発も進んでいるようです。 
 グラフェンはバルクを持たない構造で表面状態がその性質に敏感に影響することから表面をいかに均一に
加工し、また保持するかといった技術の開発が望まれるのではないかと考えられます。

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 東北大学寒川誠二教授の研究グループは、従来比1000倍の電気特性を持つ炭素物質のグラフェンを使ったトランジスタを開発した。
独自開発の中性粒子ビーム加工でグラフェンを細線化して高品質な「ナノリボン」構造を作り、世界最高のスイッチング性能(オン/オフ比)を実現した。シリコントランジスタを超える性能を持つグラフェントランジスタの実用化が近づく。
 寒川教授らは、グラフェンシートの幅を狭くしてナノリボン構造にし、グラフェンのバンドギャップを広げる工夫をした。
電子ビーム露光技術と独自の中性粒子ビーム加工技術を組み合わせ、30ナノ―100ナノメートル幅のグラフェンナノリボン構造を作り、その上に電極を形成してグラフェントランジスタを作製した。
 今回、中性粒子ビームで加工することによって、グラフェンシートに損傷を与えずに欠陥のない高品質なナノリボンの作製が可能で、1万以上の高いオン/オフ比が確認できた。
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マイナビニュースでも取り上げられています。

http://news.mynavi.jp/news/2013/09/25/225/index.html



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(2012/06/22)
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