液相プロセスによる14族シート創製と高移動度化に向けたマルチプローブ局所伝導計測

通过液相工艺和多探针局部传导测量创建第 14 组板材，以实现高迁移率

基本信息

批准号：
21H01813
负责人：
久保理
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Gifu University (2023)Osaka University (2021-2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度はゲルマニウム単層の両面をメチル基で終端したメチル化ゲルマナン（GeCH3）をチャネルとした電界効果トランジスタ（FET）の特性の調査を行った。温度を変化させて移動度を計測した結果、前年度に水素化ゲルマナン（GeH）で観測された、室温付近からの移動度の急激な減少は見られなかった。これは、GeHに比べて温度安定性に優れることを示唆していると考えられる。また、ソース・ドレイン電極の金属種類については、GeHにおいては前年度にNiがよいとの結果を得ていたが、GeCH3の場合には、Ni電極使用時はp型動作のみを観測し、そのホール移動度はGeHを完全に上回ることがわかった。一方、Ti電極使用時にはn型動作も確認できたが、現在得られている電子移動度はGeHを下回っている。また、前年度に試みた錫の水素終端シート・スタナンの作製のため、母材料となる錫化バリウム（BaSn2）の高純度化について検討したが成功には至っていない。一方、スタナンと同様に電界によってバンドギャップの大きさを変調できる材料として二酸化バナジウム（VO2）に着目し、本年度より本格的な作製・評価を開始した。これまでにもVO2はパルスレーザー蒸着法をはじめ様々な手法で作製されているが、どの手法においてもドメインサイズが小さく、性能が安定しないことが問題となっている。本研究では、最近あらたな薄膜成長手法として注目されているミスト化学気相成長法にを用いたVO2成膜を試みている。既に成膜には成功しており、電界変調ではないが、通常の金属―絶縁体転移の観測にも成功した。本研究では、ゲルマナンをはじめとした創製材料の電気伝導と欠陥などの相関を解明するため、多探針走査プローブ顕微鏡を活用する予定であり、2022年8月に簡易型の走査電子顕微鏡の導入が完了した。今後は創製材料の伝導特性のマルチプローブ計測を進めていく予定である。

今年，我们研究了具有甲基化锗烷 (GeCH3) 通道的场效应晶体管 (FET) 的特性，甲基化锗烷是两侧带有甲基基团的单层锗。在改变温度的同时测量迁移率的结果是，我们没有看到前一年在氢化锗 (GeH) 中观察到的迁移率从室温附近急剧下降的情况。这被认为表明与 GeH 相比，它具有优异的温度稳定性。关于源极/漏极电极的金属类型，我们在前一年获得了 Ni 对 GeH 有利的结果，但在 GeCH3 的情况下，当使用 Ni 电极时仅观察到 p 型行为；空穴迁移率完全超过GeH。另一方面，当使用Ti电极时，也证实了n型操作，但目前获得的电子迁移率低于GeH。此外，为了制造我们去年尝试过的锡氢封端的片状锡烷，我们考虑过提高基础材料斯坦化钡（BaSn2）的纯度，但没有成功。另一方面，我们专注于二氧化钒（VO2）作为一种材料，其带隙大小可以通过电场调节，类似于锡烷，并于今年开始全面生产和评估。到目前为止，VO2 已使用多种方法生产，包括脉冲激光沉积，但每种方法都存在畴尺寸小和性能不稳定的问题。在这项研究中，我们尝试使用雾化学气相沉积来形成VO2薄膜，这种方法最近作为一种新的薄膜生长方法引起了人们的关注。我们已经成功地形成了薄膜，虽然不是电场调制，但我们也成功地观察到了正常的金属-绝缘体转变。在这项研究中，我们计划利用多点扫描探针显微镜来阐明德语等人造材料的电导率与缺陷之间的相关性，并计划于 2022 年 8 月推出简单的扫描电子显微镜。目前已完成。未来，我们计划对新材料的导电性能进行多探针测量。