半導体レーザーによる酸化物半導体の単結晶帯成長と高性能フレキシブルデバイスの創出
使用半导体激光器的氧化物半导体单晶带生长及高性能柔性器件的制作
基本信息
- 批准号:22K14303
- 负责人:
- 金额:$ 2.91万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
- 财政年份:2022
- 资助国家:日本
- 起止时间:2022-04-01 至 2026-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
申請者は2022年、水素を添加し低温(~300℃)で固相結晶化した水素化多結晶In2O3(In2O3:H)膜を活性層に用いた薄膜トランジスタ(TFT)にて、IGZO TFTの10倍、多結晶Si TFTに匹敵する電界効果移動度(uFE)を示す世界最高性能酸化物TFTを実証した。本研究では、In2O3:H薄膜の結晶化・横方向成長メカニズムを明らかにすることを目的とし、結晶粒径制御技術を確立することで更なる高移動度酸化物デバイスの実現を目指す。初年度前半は、半導体レーザーアニーリングによる非晶質In2O3:H薄膜の結晶化を試みた。波長405 nmの半導体レーザーの走査速度・パワー密度を調整することで、In2O3:H薄膜の横方向成長に成功し、結晶粒径は約2 umまで増大した。しかし、得られた多結晶In2O3:H薄膜のキャリア濃度は高く、TFTはスイッチング特性を示さなかった。レーザー走査時に酸素が脱離し、膜中に酸素欠損が生成されたものと考えられる。その後、申請者の異動に伴い、使用できる実験装置に変更が生じた。初年度後期は、パルスレーザー堆積(PLD)法によるIn2O3:H薄膜の成膜条件およびTFT作製プロセスの検討を行った。PLDチャンバー内の背圧を高くした状態でIn2O3膜を成膜することで、空気中の水分をIn2O3膜に取り込み、H2ガスを流すことなく水素濃度制御を可能とした。背圧を高くしてIn2O3:H薄膜を成膜することで、アニール処理時に異常粒成長(~3 um)が起こり、それに伴ってHall移動度が増大(> 100 cm2 V-1 s-1)することがわかった。さらに本手法により作製した多結晶In2O3:H TFTにおいてuFE = 80~90 cm2 V-1 s-1を実現した。
In 2022, the applicant demonstrated the world's highest performance acid TFT by adding water to the active layer at a low temperature (~300℃) and crystallizing in the solid phase to hydrate the polycrystalline In2O3 (In2O3:H) film, which is 10 times higher than that of IGZO TFT and comparable to polycrystalline Si TFT. In this study, the crystallization and lateral growth of In2O3:H thin films were studied. The purpose of this study was to establish the crystal particle size control technology and to provide guidance for the realization of high mobility acidizing agents. Crystallization of amorphous In2O3:H thin films in the first half of the year The propagation speed and density of the semiconductor film with wavelength of 405 nm were adjusted, and the lateral growth of the In2O3:H film was successful, and the crystal particle size was increased by about 2 um. The concentration of polycrystalline In2O3:H thin films is high, and the characteristics of TFT thin films are shown. The acid in the membrane is not damaged due to the separation of the acid in the membrane. After the application, the applicant's transaction is accompanied, and the use of the device is changed. In the late part of the first year, the film formation conditions of In2O3:H thin films and the TFT fabrication process were studied by PLD method. In case of high back pressure in PLD, In2O3 film formation, moisture in air, In2O3 film selection, H2O3 flow, and moisture concentration control are possible. When the back pressure is high and the In2O3:H thin film is formed, abnormal grain growth (~3 um) occurs and the Hall mobility increases (> 100 cm2 V-1 s-1). In this way, polycrystal In2 O3:H TFT is realized with uFE = 80~90 cm2 V-1 s-1.
项目成果
期刊论文数量(50)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
High-mobility (>100 cm2V-1s-1) In2O3:H Thin-film Transistors by Solid-phase Crystallization
通过固相结晶制备高迁移率 (>100 cm2V-1s-1) In2O3:H 薄膜晶体管
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Yusaku Magari;Wenchang Yeh;and Mamoru Furuta
- 通讯作者:and Mamoru Furuta
Thermopower Modulation Analyses of High-Mobility Transparent Amorphous Oxide Semiconductor Thin-Film Transistors
高迁移率透明非晶氧化物半导体薄膜晶体管的热功率调制分析
- DOI:10.1021/acsaelm.2c01210
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:4.7
- 作者:Yang Hui;Zhang Yuqiao;Matsuo Yasutaka;Magari Yusaku;Ohta Hiromichi
- 通讯作者:Ohta Hiromichi
Electric Field Thermopower Modulation Analyses of Effective Channel Thickness of Amorphous InGaO3(ZnO)m Thin Film Transistors
非晶InGaO3(ZnO)m薄膜晶体管有效沟道厚度的电场热功率调制分析
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Prashant Ghediya;Hui Yang;Takashi Fujimoto;Yuqiao Zhang;Yasutaka Matsuo;Hiromichi Ohta
- 通讯作者:Hiromichi Ohta
Electric Field Thermopower Modulation Analyses of High Mobility In-Sn-Zn-O Thin Film Transistors
高迁移率 In-Sn-Zn-O 薄膜晶体管的电场热功率调制分析
- DOI:
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Hui Yang;Yuqiao Zhang;Yasutaka Matsuo;Hiromichi Ohta
- 通讯作者:Hiromichi Ohta
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