二酸化チタン電界効果トランジスターの開発

二氧化钛场效应晶体管的研制

基本信息

批准号：
17656115
负责人：
松本祐司
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

【研究目標】二酸化チタンの電子デバイスとしての新機能探索を目的として、1)ルチル単結晶を用いた電界効果トランジスタを試作し、原理的に動作することを検証する。2)ルチル、アナターゼエピタキシャル薄膜を用いた電界効果トランジスタを試作し、特性の最適化を行い、実用化の必須条件である移動度が1cm^2/Vsを越えるデバイスを作る。以上、2つのことを本研究課題の目標とする。【研究成果1】アナターゼ型二酸化チタン電界効果トランジスタの動作実証高品質のアナターゼエピタキシャル薄膜をLaA103(001)単結晶基板上に作製し、トップゲート型のトランジスタを試作した。アナターゼ薄膜作製時に、「酸素変調法」という断続的な薄膜堆積と高酸素圧処理とを組み合わせることで、高い結晶性と絶縁性を確保し、on/off比10^5、電界効果移動度0.37cm2/Vsを達成した。【研究成果2】真空グローバーシステムを用いたボトムゲート型二酸化チタンTFTの低温測定とガス感度特性本研究費により、購入した真空グローバーシステムを用いて、100KでのTFT特性を評価した。通常、低温にすると移動度が増大するが、今回作製したTFTでは、顕著な意同度の増大は観測されなかった。絶縁層とチャネル層との界面特性を向上する必要があるものと考えられる。また、ボトムゲート型のTFTにおいては、光照射効果と併せて、酸素雰囲気によるTFT特性の変化を調べた。その結果、ゲート電極を適当に調節することで、ガスセンサーとして機能する可能性を見いだした。

[研究目标] 为了探索二氧化钛作为电子器件的新功能，1）利用金红石单晶制作场效应晶体管原型并验证其原理工作。 2）我们将使用金红石和锐钛矿外延薄膜制作场效应晶体管原型，优化其特性，并创建迁移率超过1 cm^2/Vs的器件，这是实用化的必要条件。以上两点是本课题的研究目标。 [研究成果1]锐钛矿型二氧化钛场效应晶体管的运行演示在LaA103(001)单晶衬底上制备了高质量锐钛矿外延薄膜，并试制了顶栅型晶体管。通过在锐钛矿薄膜制造过程中将间歇性薄膜沉积（称为“氧调制法”）与高氧压处理相结合，确保了高结晶度和绝缘性，实现了 10^5 的开/关比和 0.37 的场效应迁移率达到cm2/Vs。 [研究成果2] 使用真空手套系统的底栅二氧化钛TFT的低温测量和气体灵敏度特性我们使用本研究经费购买的真空手套系统评估了100K下的TFT特性。通常，当温度降低时，迁移率会增加，但在这次制造的 TFT 中没有观察到一致性的显着增加。认为需要改善绝缘层与沟道层之间的界面特性。此外，对于底栅型TFT，我们研究了氧气气氛和光照射效应导致的TFT特性的变化。结果，他们发现了通过适当调整栅电极作为气体传感器的可能性。