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原子スイッチによる極限半導体デバイスの実現

使用原子开关实现极端半导体器件

基本信息

批准号：
21K04955
负责人：
武山昭憲
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Institutes for Quantum Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

金属酸化物を基材とした原子スイッチは、導電性の酸素空孔の集合/離散によりオン/オフ動作することから、放射線照射で生成する電荷の影響を受けにくく、高温・高放射線（極限環境）で動作するデバイス（極限半導体デバイス）として期待されている。本研究では、極限環境下で動作可能な原子スイッチの実現を目指し、高温（≧500℃）+放射線（ガンマ線）（≧10MGy、メガグレイ）という極限環境での電気特性の劣化挙動の把握および劣化メカニズム解明を目指す。今年度は、金属酸化物に酸化チタン(TiO2)を用いた原子スイッチに数百℃（～500℃）で高線量のガンマ線（≧10MGy）を照射し、電気特性の劣化挙動を把握する照射容器の製作を行った。さらに照射で原子スイッチに生成した結晶欠陥の情報を得るため、可視～赤外光まで約0.05eV刻みの波長で発光ダイオード(LED)を照射しつつ、フェムトアンペア(fA)オーダの微小電流を測定できる系を整備した。実際にモデル素子である炭化ケイ素(SiC)トランジスタに光照射しながら電気測定を行い、照射で生成した欠陥が把握できることを実証した。一方、原子スイッチの作製に関しては、導電性コーティングが施されたガラス基板上に前駆体溶液をスピンコーティングし、500℃1時間の焼成でTiO2薄膜ができることを確認した。またコーターの回転数とTiO2薄膜の品質との関連性を調べた。並行して、TiO2薄膜上面に形成する銀(Ag)電極の形成条件を調べた。以上から、原子スイッチの作製、ガンマ線照射、素子特性の把握が可能になり、研究を遂行できる環境が整った。

Metal acid base material: atomic structure, conductive structure, pore aggregation/dispersion behavior, radiation irradiation, charge generation, high temperature, high radiation (extreme environment) behavior, extreme semiconductor behavior, etc. In this study, the possible behavior of atoms under extreme environment, high temperature (≥ 500℃)+ radiation (≥ 10MGy), and the deterioration of electrical characteristics under extreme environment are indicated. This year, the production of irradiation containers for metal acidizing compounds (TiO2) using atomic radiation at several hundred ℃ (~500℃) and high doses of radiation (≥ 10MGy) was carried out to control the degradation of electrical characteristics. The information obtained from the irradiation of atoms and crystals is visible to the infrared light. The wavelength of the light emitted is about 0.05eV. The system is prepared for the measurement of minute currents (fA). In fact, the carbon atom (SiC) is not stable. The light irradiation is used to measure the electric energy. The irradiation is not stable. The preparation of TiO2 thin films at 500℃ for 1 hour was confirmed. TiO2 thin film quality and correlation The conditions for forming silver (Ag) electrodes on TiO2 thin films were adjusted. The above mentioned problems include the preparation of atomic particles, irradiation of particles, assurance of particle characteristics, and environmental adjustment for research.