Proposal of integratable two dimensional tunnel FET structure and demonstration of its ultra-low power operation

新型コロナウイルス感染症の影響により社会基盤のデジタル・トランスフォーメーションだけでなく個人の生活様式の変革が進み，IoTデバイスの爆発的な増加が予想されるが，IoTデバイスの普及には電子デバイスの超低消費電力化が本質的なボトルネックである．これまでに我々は，原子レベルで急峻かつ電気的に不活性な2次元層状積層界面をハンドメイドでトンネルFETに組み込むことで，MOSFET限界の60 mV/dec以下のサブスレッショルドスイングを実証してきた．しかしながら，集積化が非常に困難な積層デバイス構造では，真の実用化に繋がらない．本研究では，“集積化可能な“デバイス構造に基づいた二次元トンネルトジスタを初めて提案し，そのデバイスプロセスの確立及び超低消費電力動作を実証することを目的とした．2022年度では，新規高濃度n+ドープ2次元結晶ソースの探索を進めた．TFETにおいて高いオン電流を得るためには，高濃度にドーピングされた２D結晶ソースが必須である．現時点で未開拓なn+の高濃度置換型結晶を育成できれば，素子材料の選択肢が大きく広がる．そこで，これまでに多くの成長実績のあるMoS2において，n+となることが予想されるReを出発材料で10%ドープし得た結晶のキャリア数をホール測定により1.3×10^20 cm^-3であることが分かった．このことから期待された高濃度結晶であり，実際，剥離・転写後に単層の輸送特性を計測した結果，ゲート変調しないことが確認できた．2022年4月末に基盤研究(S)が採択されたことから，本研究は廃止となった．

新型コロナウイルス感染症の影響により社会基盤のデジタル・トランスフォーメーションだけでなく個人の生活様式の変革が進み，IoTデバイスの爆発的な増加が予想されるが，IoTデバイスの普及には電子デバイスの超低消費電力化が本質的なボトルネックである．これまでに我々は，原子レベルで急峻かつ電気的に不活性な2次元層状積層界面をハンドメイドでトンネルFETに組み込むことで，MOSFET限界の60 mV/dec以下のサブスレッショルドスイングを実証してきた．しかしながら，集積化が非常に困難な積層デバイス構造では，真の実用化に繋がらない．本研究では，“集積化可能な“デバイス構造に基づいた二次元トンネルトジスタを初めて提案し，そのデバイスプロセスの確立及び超低消費電力動作を実証することを目的とした．2022年度では，新規高濃度n+ドープ2次元結晶ソースの探索を進めた．TFETにおいて高いオン電流を得るためには，高濃度にドーピングされた２D結晶ソースが必須である．現時点で未開拓なn+の高濃度置換型結晶を育成できれば，素子材料の選択肢が大きく広がる．そこで，これまでに多くの成長実績のあるMoS2において，n+となることが予想されるReを出発材料で10%ドープし得た結晶のキャリア数をホール測定により1.3×10^20 cm^-3であることが分かった．このことから期待された高濃度結晶であり，実際，剥離・転写後に単層の輸送特性を計測した結果，ゲート変調しないことが確認できた．2022年4月末に基盤研究(S)が採択されたことから，本研究は廃止となった．