Process development and characterization of edge-selective termination of 2D atomic-layer semiconductors

二维原子层半导体边缘选择性终止的工艺开发和表征

基本信息

批准号：
22H01912
负责人：
野内亮
金额：
$ 10.9万
依托单位：
Osaka Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

従来のシリコン等の3次元半導体と違い、面内で結合が閉じた2次元構造を有する原子層半導体の場合、完全結晶では表面にダングリングボンドが無いため、ダングリングボンドの影響が軽視されてきた。しかし、エッジのダングリングボンドがデバイス特性に及ぼす影響はマイクロメートルスケールに渡り得るため、エッジに局在する電子状態（＝エッジ状態）の低減手法の確立が必要である。本研究では、高集積化技術との親和性が高いエッジ選択的終端化プロセスを採用し、エッジ選択的終端化がデバイス特性に及ぼす影響の包括的理解を目指している。これまでに、代表的な原子層半導体である二硫化モリブデンを用いた電界効果トランジスタに関し、フッ素による終端化効果を調査してきたところ、特異な閾値電圧スイッチング現象を見出した。これは、ドレイン電圧の値に応じて電流が流れ始めるのに必要なゲート電圧値（閾値電圧と呼ばれる）がシフトするというものである。ドレイン電圧印加に伴い閾値電圧がシフトする現象はこれまでにも知られていたものの、そこから予想される閾値電圧シフト量よりも非常に大きなシフトが見られており、別の現象に基づくものと推定される。適切なエッジ終端化処理プロセスの確立のためにも、新たに見出したこの閾値電圧シフトの背景物理を明らかにしなくてはならない。また、別の視点に立てば、新規なメモリ素子への応用展開が期待される現象でもあるため、本研究の本来の目的を超えた成果を得たといえる。

与常规的3D半导体（例如硅）不同，在具有二维结构的原子层半导体的情况下，在平面中封闭了键，悬挂键的效果被忽略了，因为在完美晶体的表面上没有悬空键。但是，由于边缘悬挂键对设备特性的影响范围从千分尺尺度范围，因此有必要建立一种减少电子状态（=边缘状态）的方法。该研究采用了具有高度集成技术的高亲和力的边缘选择性终止过程，并旨在全面了解边缘选择性终止对设备特性的影响。到目前为止，我们已经使用典型的原子层半导体使用钼二硫化物研究了氟中氟在现场效应晶体管中的终止效应，并发现了独特的阈值电压开关现象。这意味着电流开始流动偏移所需的栅极电压值（称为阈值电压），以响应漏极电压的值。尽管迄今已知阈值电压随着排水电压的应用而移动的现象，但截至迄今为止，偏移远大于阈值电压转移的预期量，并且估计它基于另一种现象。为了建立适当的边缘终止过程，必须阐明这种新发现的阈值电压转移的背景物理。此外，从不同的角度来看，这种现象有望应用于新的记忆设备上，可以说已经实现了超过这项研究的最初目的的结果。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Operando Electrical Characterization of Methane Oxidation with Atomically Thin Iridium Dioxide Nanosheets

原子薄二氧化铱纳米片对甲烷氧化的操作电学表征

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshiaki Ishihara;Takanori Koitaya;Wataru Sugimoto;Susumu Yamamoto;Iwao Matsuda;Jun Yoshinobu;and Ryo Nouchi
通讯作者：
and Ryo Nouchi

ソース・ドレイン電極厚さによる貼り付け型有機単結晶FETの水誘起動作不安定性の制御

通过源极和漏极厚度控制键合有机单晶 FET 的水引起的操作不稳定性