透明酸化物薄膜トランジスタによるセンサ・オン・フィルムの創成

使用透明氧化物薄膜晶体管创建薄膜传感器

• 批准号: 20J23326
• 负责人: 高橋 崇典
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J23326/
• 关键词: 酸化物半導体; 薄膜トランジスタ; 化学センサ; 信頼性

酸化物薄膜トランジスタを用いた化学センサについて検出対象はアミノ酸と生体アミンとした。生体分子の検出信号を電気的信号に変換する酸化物薄膜トランジスタに4-メルカプト安息香酸を自己組織化単分子膜として集積させたAu電極を延長ゲート電極として接続し、センサ機構を構築した。また、Au電極上に成膜した4-メルカプト安息香酸の自己組織化単分子膜の評価として、接触角と仕事関数の評価を実施し、Au表面の修飾状態を確認した。令和4年度はヒスタミンのリアルタイム検出に加えて、他の生体分子 (ヒスチジンやポリアミン類) に対する応答性と選択性の評価を行った。その結果、各種生体分子に対する検出信号には有意な差が確認されており、高信頼性な酸化物薄膜トランジスタは有用なセンサプラットフォームとして期待できる可能性が示された。酸化物半導体材料の探索と信頼性評価について酸化物半導体材料の探索については重要な知見が多数得られた。酸化物薄膜トランジスタの信頼性、組成、熱処理温度の関係性を系統的に評価し、正ゲート電圧ストレスに対するしきい値電圧のシフト量は酸化物半導体の組成と熱処理温度に大きく依存しており、過剰酸素などの不純物の振る舞いに差が表れることを実験的に明らかにした。中でもIn-Zn-O系の組成を選択し、組成比を最適化するとで、300℃等のフィルム基板が使用可能な熱処理温度域でも高い信頼性が得られることがわかった。本材料探索の過程において、集積デバイスや強誘電体メモリ等の他のアプリケーションにも適用可能な材料系も発見した。重要な知見については国内会議と国際会議で発表を行った。また、酸化物薄膜トランジスタの光誘起劣化現象についてもデバイス構造に由来する新たな知見が得られた。

Acidification content film ト ラ ン ジ ス タ を with い た chemical セ ン サ に つ い て 検 out like は seaborne ア ミ ノ acid と raw body ア ミ ン と し た. Born body molecular の 検 out signals を electric 気 に variations in す る acidification content film ト ラ ン ジ ス タ に 4 - メ ル カ プ ト benzoic acid を yourself organized molecular membrane と 単 し て set product さ せ た Au electrode extended を ゲ ー ト electrode と し て meet 続 し, セ ン サ institutions を build し た. ま た, Au electrode に film-forming し た 4 - メ ル カ プ ト benzoic acid の yourself organized molecular membrane 単 の review 価 と し て number, contact Angle と shi masato の review 価 を be の し, Au surface modified state を confirm し た. Make and 4 year は ヒ ス タ ミ ン の リ ア ル タ イ ム 検 gives に add え て, his の molecules (ヒ ス チ ジ ン や ポ リ ア ミ ン class) に す seaborne る 応 a sexual と sentaku sex の review 価 を line っ た. そ の results, various living body molecular に す seaborne る 検 signal に は intentionally な poor が confirm さ れ て お り, high letter 頼 な acidification content film ト ラ ン ジ ス タ は useful な セ ン サ プ ラ ッ ト フ ォ ー ム と し て expect で き が る possibility in さ れ た. Acidification, semiconductor materials の explore と letter 頼 sex review 価 に つ い て acidification, semiconductor materials の explore に つ い て は important な know see が most ら れ た. Acidification content film ト ラ ン ジ ス タ の letter 頼, composition, heat 処 temperature の masato system of sexual を に review 価 し, positive ゲ ー ト electric 圧 ス ト レ ス に す seaborne る し き い numerical electric 圧 の シ フ ト quantity は acidification content of semiconductor の と hot 処 manage large temperature に き く dependent し て お り, turning sour element な ど の impurity content の vibration る dance い に poor が table れ る こ と を be 験 に Ming ら か Youdaoplaceholder0 た. In で も - zinc - O In department of の を sentaku し, composition than optimal を す る と で, 300 ℃ の フ ィ ル ム substrate が use may な hot 処 Richard temperature field で も high い letter 頼 sex が ら れ る こ と が わ か っ た. This material to explore の process に お い て, set product デ バ イ ス や strong electricity body メ lure モ リ の he の ア プ リ ケ ー シ ョ ン に も may apply な material department も 発 see し た. Important な insights に った て て domestic conferences と international conferences で schedules を activities った. ま た, acidification film ト ラ ン ジ ス タ の light induced degradation phenomenon に つ い て も デ バ イ ス tectonic に origin す る new た な knowledge が have ら れ た.

项目成果

Hot Carrier Phenomena in Oxide Thin-Film Transistors

氧化物薄膜晶体管中的热载流子现象

• 发表时间: 2020
• 作者: Jun Tanaka;Mami N. Fujii;Ryoko Miyanaga;Takanori Takahashi;Kazushige Takechi;Hiroshi Tanabe
• 通讯作者: Hiroshi Tanabe

Investigation of NBIS Degradation Mechanism in Oxide TFT Assisted by Charge Trap Phenomena

电荷陷阱现象辅助氧化物 TFT 中 NBIS 降解机制的研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Shunsuke Omae;Takanori Takahashi;Mutshunori Uenuma;Yukiharu Uraoka
• 通讯作者: Yukiharu Uraoka

Hot Carrier Degradation in High Mobility Metal Oxide Thin Film Transistors

高迁移率金属氧化物薄膜晶体管中的热载流子退化

• 发表时间: 2020
• 作者: Yukiharu Uraoka;Takanori Takahashi;Kahori Kise;Juan Paolo Bermundo;Mami Fujii;Mutsunori Uenuma;Yasuaki Ishikawa
• 通讯作者: Yasuaki Ishikawa

三次元集積型強誘電体デバイスへ向けた三元系非晶質酸化物半導体材料

用于三维集成铁电器件的三元非晶氧化物半导体材料

• 发表时间: 2023
• 作者: 髙橋崇典;上沼睦典;小林正治;浦岡行治
• 通讯作者: 浦岡行治

Degradation Due to Photo-Induced Electron in Top-Gate In-Ga-Zn-O Thin Film Transistors With n- Region Under Negative Bias Stress and Light Irradiation

负偏压和光照射下 n 区顶栅 In-Ga-Zn-O 薄膜晶体管中光生电子引起的退化

• DOI: 10.1109/led.2023.3258960
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEE Electron Device Letters
• 影响因子: 4.9
• 作者: Takeda Yujiro;Takahashi Takanori;Miyanaga Ryoko;Bermundo Juan Paolo S.;Uraoka Yukiharu
• 通讯作者: Uraoka Yukiharu