Formation of sprayed semiconducting nano-particle layers and their device applications

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薄膜トランジスターは、通常、エピタキシャル層、多結晶層、アモルファス層をチャネル層として用いるが、本研究では微粒子層を使うことを目的としている。これは、プロセスの汎用性および低コスト性を著しく進め、大面積化、基板選択肢の拡大、さらには新しい動作原理を持つデバイスの開拓など、幅広い効果が期待されるためである。2022年度の主な研究実績は、n-ZnOナノ粒子層の伝導特性の向上について他技術により形成されたZnOナノ粒子を用いた試験と、ZnOナノ粒子およびグラフェンの異種材料混合調整の試験である。前者については２種類の粒子を用意した。一つはPhysical Vapor Synthesis (PVS)法によるものでN原子の混入が無いもの、もう一つは化粧品グレードであるが安価で大量使用に向いているものである。いずれも商用品を購入または試料提供を受けた。これらの粒子を用い、これまで取り組んできたプロセスでガラス基板上に微粒子層を形成可能な事を示した。今後、構造的、表面科学的および電気的特性評価を進めていく。後者について、昨年取り組んだカーボンナノチューブの混合の条件が不十分で系統立った議論は出来ていないが、ZnOの粒径に対してチューブ長が長すぎ、ZnO粒子層は低抵抗化してもそれはZnOの特性では無くカーボンナノチューブの特性となることが推測できたため、今回はグラフェンを混合させて特性評価を行った。その結果、グラフェンの混合によっても抵抗値は下がることが分かった。今年度は条件の最適化には至らなかったが、混合比や撹拌条件によっては適切な抵抗値を得られることが予想される。