有機強誘電体ゲート有機トランジスタの不揮発性メモリ応用に関する研究

有机铁电栅有机晶体管非易失性存储器应用研究

基本信息

批准号：
07F07111
负责人：
石原宏
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、強誘電体としてポリゼニリデンフルオライドなどの有機強誘電体を用いて、有機強誘電体/有機半導体ゲート構造を形成し、良好な記憶保持特性を得ることを目的としている。2008年度は、新規に導入した窒素置換型グローブボックスを、2007年度に導入した有機薄膜堆積用真空蒸着装置に増設し、ペンタセンを有機半導体として用いたボトムゲート型MOSダイオード及びMOSFETの作製を行った。まず、真空蒸着装置を用いてペンタセンの堆積を行い、界面制御層を導入せずに3nmの極薄SiO_2ゲート絶縁膜を用いた場合においても、若干のヒステリシスは見られるものの良好なC-V特性が得られることが分かった。さらに、ECRスパッタ法を用いて形成したHfO_2高誘電率ゲート絶縁膜上を用いて良好なC-V特性を得ることに成功した。また、SiO_2ゲート絶縁膜と比較して、HfO_2ゲート絶縁膜を用いた場合に、大気中での安定性が優れることを明らかにした。次に、SiO_2ゲート絶縁膜を用いて、ペンタセン薄膜の膜厚(12-110nm)およびゲート絶縁膜厚(3-10nm)を変化させてMOSFETを作製し、移動度及びキャリア密度を評価した。まず、ペンタセンの膜厚を薄膜化することにより110nmで10^<17>cm^<-3>から12nmで3×10^<18>cm^<-3>までキャリア密度が増加することが分かった。さらに、ゲート絶縁膜およびペンタセンの膜厚を薄膜化することにより、MOSFETの実効移動度が高くなることを明らかとし、SiO_2ゲート絶縁膜を3nm、ペンクセンを12nmとした場合に、移動度0.3cm^<-2>/Vsを実現した。

在本研究中，我们的目标是使用有机铁电体（例如聚二氟乙烯）作为铁电体来形成有机铁电体/有机半导体栅极结构，并获得良好的存储保持特性。 2008财年，我们在2007财年引进的用于有机薄膜沉积的真空蒸发设备中添加了新引进的氮替代手套箱，并使用并五苯作为有机半导体制造了底栅MOS二极管和MOSFET。首先，使用真空蒸发系统沉积并五苯，即使使用3nm超薄SiO_2栅极绝缘膜而不引入界面控制层，也获得了良好的C-V特性，尽管我发现它可以实现一些滞后。完成了。此外，我们利用ECR溅射法形成的HfO_2高介电常数栅极绝缘膜，成功地获得了良好的C-V特性。此外，可知与SiO_2栅极绝缘膜相比，HfO_2栅极绝缘膜在大气中具有优异的稳定性。接下来，使用具有不同厚度的并五苯薄膜(12-110nm)和栅极绝缘膜(3-10nm)的SiO_2栅极绝缘膜来制造MOSFET，并评估迁移率和载流子密度。首先，发现通过减小并五苯膜的厚度，载流子密度从110nm处的10^ 17 cm ^ -3 增加到12nm处的3×10 ^ 18 cm ^ -3 。塔。此外，还发现，通过减小栅极绝缘膜和并五苯的厚度，可以提高MOSFET的有效迁移率，当SiO_2栅极绝缘膜为3nm、并五苯为12nm时，迁移率达到0.3cm^<- 2>/Vs。