二酸化チタン電界効果トランジスターの開発

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【研究目標】二酸化チタンの電子デバイスとしての新機能探索を目的として、1)ルチル単結晶を用いた電界効果トランジスタを試作し、原理的に動作することを検証する。2)ルチル、アナターゼエピタキシャル薄膜を用いた電界効果トランジスタを試作し、特性の最適化を行い、実用化の必須条件である移動度が1cm^2/Vsを越えるデバイスを作る。以上、2つのことを本研究課題の目標とする。【研究成果1】アナターゼ型二酸化チタン電界効果トランジスタの動作実証高品質のアナターゼエピタキシャル薄膜をLaA103(001)単結晶基板上に作製し、トップゲート型のトランジスタを試作した。アナターゼ薄膜作製時に、「酸素変調法」という断続的な薄膜堆積と高酸素圧処理とを組み合わせることで、高い結晶性と絶縁性を確保し、on/off比10^5、電界効果移動度0.37cm2/Vsを達成した。【研究成果2】真空グローバーシステムを用いたボトムゲート型二酸化チタンTFTの低温測定とガス感度特性本研究費により、購入した真空グローバーシステムを用いて、100KでのTFT特性を評価した。通常、低温にすると移動度が増大するが、今回作製したTFTでは、顕著な意同度の増大は観測されなかった。絶縁層とチャネル層との界面特性を向上する必要があるものと考えられる。また、ボトムゲート型のTFTにおいては、光照射効果と併せて、酸素雰囲気によるTFT特性の変化を調べた。その結果、ゲート電極を適当に調節することで、ガスセンサーとして機能する可能性を見いだした。