低温製膜されたIGZO薄膜の酸素欠陥制御によるフレキシブル機能デバイスの開発

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酸化物半導体IGZOは、高移動度、低リーク電流な薄膜トランジスタ(TFT)の材料として近年実用化された。我々は、このIGZOを溶液化し塗布することで、低コスト、簡単なプロセスでTFTを作製する手法を確立した。この過程で、本IGZO膜により(1)オゾンガスセンサー、(2)ショットキーバリアダイオードも構成できることが分かった。そこで、溶液法により多様な素子を作製する技術の確立を目指すべく、研究を行っている。(1) IGZOオゾンセンサー：In: Ga: Zn = 6: 1: 3 の比率に調製したIGZO前駆体溶液を塗布し、300～340℃で焼成して作製したIGZO-TFT TFTは、濃度5ppmのオゾンに暴露するとオン電流が1000分の1以下に減少し、オゾンを検出可能であることが昨年度までに分かった。今年度は、オゾンにより減少したオン電流が、バンドギャップエネルギーよりやや小さい可視光の照射により回復することを見出した。これは、一度オゾンに反応したIGZO-TFTを照射が容易な可視光により初期状態に戻せることを示す知見であり、センサーを繰り返す使用するために有用である。(2)ショットキーバリアダイオード：昨年度までに、(1)と同様の方法で製膜したIGZO膜に、Al電極とAu電極を蒸着し、IGZO-Au間でショットキー接触を形成した結果、整流特性が見られることを明らかにしていたが、TFT構造であるために動作にゲートバイアス電圧が必要である課題があった。この解決のために、Au-IGZO-Alの順に積層した構造を作製したが、整流特性が見られなかった。原因解析の結果、IGZO塗布後の焼成の熱によりショットキー接触が消滅した可能性が示されたため、IGZO焼成後に取り付ける電極をAlからAuに変更し、その電極とIGZO間に新たにショットキー接触を形成したところ、整流特性が確認できた。