【研究分野】電子デバイス・電子機器

【研究領域課題番号】17K14662 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

TMDC / FET / 自己組織化 / 先端機能デバイス / マイクロ・ナノデバイス / 表面・界面物性 / ナノ材料

【研究成果の概要】

本研究の目的は2次元有機/無機材料界面の制御による二硫化モリブデン（MoS2）電界効果トランジスタ（FET）の閾値電圧(Vth)調整と正のVth動作を実証する事である。ゲート電極に白金（Pt）金属を用い、酸化アルミニウム（AlOx）表面への自己組織化有機単分子膜（SAM）形成によって界面トラップを抑制し正のVth(0.15V)を実証した。Ptゲート電極はアルミニウム（Al）ゲート電極と比較して正の方向へ約1VのVthシフトを示し、PtとAlの仕事関数差を反映している。

【研究の社会的意義】

2次元半導体材料の二硫化モリブデン（MoS2）は移動度が高く、未結合手が無いため化学的、電気的に安定な材料である事から次世代低消費電力エレクトロニクスに向けたFETのチャネル材料として期待されている。本研究によって素子特性で最も重要な閾値電圧制御をMoS2 FETで確立し、正の閾値電圧を実証できた事は次世代低消費電力エレクトロニクスに向けた大きな一歩となり2次元半導体材料の可能性を示す事ができた考えている。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】電子デバイス・電子機器

【研究領域課題番号】15H06204 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

自己組織化単分子膜 / 二硫化モリブデン / 電界効果トランジスタ / 界面特性 / 自己組織化 / ナノデバイス / 2次元材料 / マイクロ・ナノデバイス / 先端機能デバイス / 電子デバイス・機器

【研究成果の概要】

自己組織化単分子膜(Self-Assembled Monolayer:SAM)をゲート絶縁膜に用いたゲート絶縁膜技術を確立し、新機能を有する電子デバイス開拓に向けた異種材料の界面設計に関する研究を行った。ゲート絶縁膜は酸素プラズマによって形成したアルミニウム酸化膜とホスホン酸SAMの2層構造からなる。極薄膜厚かつ高い絶縁性を有する自己組織化単分子膜をゲート絶縁膜に用いることで、2V駆動のMoS2 FETsの作製に成功した。またId-Vg特性にヒステリシスは認められず、サブスレッショルドスロープも69 mV/decであることから、良好な界面特性をMoS2/SAM構造によって実現した。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2015-08-28 - 2017-03-31

【配分額】2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)

【研究分野】生産工学・加工学

【研究領域課題番号】23360065 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロナノデバイス / 機械工作・生産工学 / 先端機能デバイス / ナノ材料 / 精密部品加工 / 自己組織化 / 光学特性 / マイクロ・ナノデバイス / 機械加工 / 超精密加工 / 光学機能 / マイクロアレイ / ナノインプリント / 薄膜モールド / ナノ・マイクロ加工 / ナノドット / 塑性加工 / ナノデバイス / 局在表面プラズモン共鳴 / インプリンティング / 薄膜

【研究成果の概要】

本研究は、数10nmレベルの金ナノドットアレイを製造するための低コストで効率的なプロセスを開発することを目的としている。本研究では以下の３つの成果を得た。本研究により、①超微細塑性加工法によるパターニングと焼鈍による自己組織化により直径10nmレベルの金ナノドットアレイを創出できることを示した。②パターニングにナノインプリント法を用いることにより効率的にナノドットアレイを作製できることを示した。③ナノドットアレイの光学的特性を評価し、工業的応用の可能性を示した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円)