ゲート絶縁膜転写法を用いた2次元層状材料の界面制御とナノ電子デバイス応用

栅绝缘膜转移法二维层状材料界面控制及纳米电子器件应用

• 批准号: 20K04616
• 负责人: 川那子 高暢
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04616/
• 关键词: WSe2; CMOSFET; 層状物質; TMDC; ナノ電子デバイス; 層状材料; 絶縁膜転写

2022年度は、MoS2以外のチャネル材料としてWSe2に適用する事を検討した。MoS2は基本的に硫黄欠陥による電子ドーピングによって、電子が伝導するn型FETとして動作するが、逆に正孔が伝導するp型FETの実現は極めて難しい。一方、WSe2はソース/ドレインの金属材料の仕事関数によってn型とp型の両極性伝導を示す。n型とp型の両方のFET動作には、適切な金属材料をソース/ドレイン電極を選択する必要がある。n型WSe2 FETの場合、WSe2の伝導帯下端は多層膜で3.5eVと浅いために、一般的な低い仕事関数金属のアルミニウム(Al)4.1eVよりも更に小さい仕事関数金属が必要である。しかし、4eV以下の金属は化学的に不安定で容易に酸化するためソース/ドレイン電極として使用する事が極めて難しい。本研究ではアルミニウムスカンジウム合金(AlSc)をn型に用いる。AlSc合金は単体のAlやScよりも化学的に安定かつAlよりも低い仕事関数を示す。一方、p型には酸化タングステン(WOx)をソース/ドレイン電極の金属材料に用いた。WOxは5.6eV以上の大きな仕事関数を示すだけでなく、WSe2表面を酸化する事で形成が可能である。WSe2を転写し、バックゲート構造FETの作製と評価を行った。その結果、WSe2を用いたn型とp型の両方のFET動作に成功した。これによりWSe2にドーピングをせずに、良好なn型とp型FET動作を実証する事ができた。さらに作製したWSe2のn型とp型FETを用いて相補型(CMOS)インバータの動作にも成功した。

In 2022, materials other than MoS2 are suitable for WSe2 materials. MoS2 is a basic sulfur-containing electronic fluoride type, and an electronic fluorine type The action of FET is the same, and the reverse direction of the positive hole is the guide of the p-type FET. On the one hand, WSe2はソース/ドレインのclerical affairs related number によってn type とp type の両 polarity 伝 conductor shows す. The operation of n-type and p-type square FET is necessary, and the selection of appropriate metal materials and electrodes is necessary. n-type WSe2 In the case of FET, WSe2's lower end of the conductor is multi-layered, 3.5eV is shallow, and ordinary low-voltage It is necessary to change the number of metals related to the number of metals (Al) 4.1eV. Metals below 4eV are chemically unstable and easy to acidify, and it is extremely difficult to use acidic electrodes. This study is based on the use of n-type alloy steel alloy (AlSc). The chemical properties of AlSc alloys are stable and the AlSc alloys are low in number. On the one hand, p-type にングステン (WOx) をソース/ドレイン electrode is used as a metal material. It is possible that WOx has a high temperature resistance above 5.6eV and is acidified on the surface of WSe2. WSe2 is written by WSe2, and the structure of FET by WSe2 is produced and evaluated. As a result, WSe2 was successfully used in n-type and p-type square FET operations. Good n-type and p-type FET operation. We have succeeded in manufacturing WSe2 n-type and p-type FETs using phase-complementary (CMOS) phase-compensated FETs.

项目成果

Transfer printing of gate dielectric and carrier doping with poly(vinyl-alcohol) coating to fabricate top-gate molybdenum disulfide field-effect transistors

• DOI: 10.35848/1347-4065/abc6be
• 发表时间: 2020-11
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: T. Kawanago;Takahiro Matsuzaki;S. Oda

Impact of Contact Doping on Electrical Characteristics in WSe2 FET

接触掺杂对 WSe2 FET 电气特性的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: T. Matsuzaki;T. Kawanago;S. Oda
• 通讯作者: S. Oda

Low Voltage Operation of CMOS Inverter based on WSe2 n/p FETs

基于 WSe2 n/p FET 的 CMOS 逆变器的低电压操作

• 发表时间: 2022
• 作者: Satoshi Yoshida;Mizuki Motoyoshi;Suguru Kameda;Noriharu Suematsu;Kenjiro Nishikawa;and Shigeo Kawasaki;Akifumi Ogiwara1 and Hiroshi Kakiuchida;Eisuke Hanada;桒島史欣;Okamoto Takashi;T. Kawanago
• 通讯作者: T. Kawanago

Experimental demonstration of high-gain CMOS inverter operation at low V _dd down to 0.5 V consisting of WSe₂ n/p FETs

由 WSe₂ n/p FET 组成的高增益 CMOS 逆变器在低至 0.5V 的低 V _dd 下运行的实验演示

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac3a8e
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Kawanago Takamasa;Matsuzaki Takahiro;Kajikawa Ryosuke;Muneta Iriya;Hoshii Takuya;Kakushima Kuniyuki;Tsutsui Kazuo;Wakabayashi Hitoshi
• 通讯作者: Wakabayashi Hitoshi

アルミニウムスカンジウム合金をS/D電極に用いたWSe2 nFETの作製

使用铝钪合金作为S/D电极制备WSe2 nFET

• 发表时间: 2022
• 作者: 梶川亮介;川那子高暢;角嶋邦之;若林整
• 通讯作者: 若林整