革新的ダイヤモンドエレクトロニクス創出のための高品質界面の形成

形成高质量接口以创建创新的金刚石电子产品

• 批准号: 22H01962
• 负责人: 山口 尚秀
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01962/
• 关键词: ダイヤモンド; 電界効果トランジスタ; 六方晶窒化ホウ素; 移動度; 量子輸送

ダイヤモンドの固有移動度は、電子、ホールとも室温で2000 cm2V-1s-1以上と非常に高く、素子の低損失化や高速化に適している。しかし、ダイヤモンド電界効果トランジスタを作製すると、チャネル移動度は多くの場合1～2桁低くなる。主に表面トランスファードーピングという手法を用いて水素終端ダイヤモンド上に電界効果トランジスタが作られてきたが、この手法はチャネルの直上にキャリアの散乱源（イオン化したアクセプタ）を導入することにもなっているためである。本研究では、表面トランスファードーピングに頼らずにアクセプタ密度を低減した高品質なダイヤモンド/絶縁体ヘテロ界面の形成を行うことで、ダイヤモンド電界効果トランジスタの高移動度化や新規量子現象の発現を行う。本年度は、われわれが実績をもつ六方晶窒化ホウ素(h-BN)をゲート絶縁体とするダイヤモンド電界効果トランジスタの作製手法の改良を行い、従来に比べ優れたデバイス特性を得た。また、h-BN/水素終端ダイヤモンドヘテロ構造を利用することで、ダイヤモンド表面近くに形成した窒素・空孔センター（NVセンター）の負電荷状態を安定化させた。これによって、通常表面に正孔が生じるために負電荷状態を形成するのが難しい水素終端表面下の単一NVセンターの電子スピンのラビ振動やハーンエコーを観測することに成功した。このh-BN/水素終端ダイヤモンドヘテロ構造下NVセンターの研究成果について、第69回応用物理学会春季学術講演会で発表し、現在論文の投稿準備中である。

The intrinsic mobility of the ダイヤモンドの, electron, ホールともroom temperature is 2000 cm2V-1s-1 or above, is very high, and the element is suitable for low loss and high speed.しかし, ダイヤモンドElectric Realm Effect トランジスタを Manufacturer すると, チャネルMobility は多くの occasion 1~2 桁恏なる. The surface of the main surface is made of water. Terminal ダイヤモンド上にelectric realm effect トランジスタが作られてきたが, the technique of はチャネルの上にキャリアの scattered chaos source (イオン化したアクセプタ）をImport することにもなっているためである. This research is based on the surface of the surface.アクセプタ density is low and high quality なダイヤモンド / absolute bodyヘテロ interface formation を行うことで, ダイヤモンドelectric boundary effect トランジスタのhigh mobility and new regulation quantum phenomenon の発appearance を行う. This year's は, われわれが実achi をもつ hexagonal crystal suffocated ホウ element (h-BN) をゲートJue縁体 とするダイヤモンドElectric world effect トランジスタの's production technique is improved を行い, and 従来に比べ优れたデバイス characteristics are obtained.また, h-BN/hydrogen terminal ダイヤモンドヘテロ structure and utilization することで, ダイヤモンド table The negative charge state of the surface is stabilized by forming the negative charge state of the pore suffocation element.これによって、Normally the surface is にpositive hole が生じるためにnegative charge state をformation するのがdifficultyしいhydrogen terminal tableの単一NVセンターのelectronic スピンのラビvibration やハーンエコーを観measurement under the surface is successful した.このh-BN/hydrogen terminal ダイヤモンドヘテロ structure under NVセンターの research results について, The 69th Spring Academic Lectures of the Society of Applied Physics is listed, and the submission of the paper is currently being prepared.

项目成果

山口 尚秀 | 研究者総覧SAMURAI

Naohide Yamaguchi | 研究员名录 SAMURAI

h-BNゲート絶縁体を用いたノーマリーオフ型高移動度ダイヤモンド電界効果トランジスタ

使用 h-BN 栅极绝缘体的常断高迁移率金刚石场效应晶体管

• 发表时间: 2022
• 期刊: New diamond
• 作者: 笹間陽介;山口尚秀
• 通讯作者: 山口尚秀

High-Mobility P-Channel Wide Bandgap Transistors Based on Hydrogen-Terminated Diamond and Hexagonal Boron Nitride

基于氢封端金刚石和六方氮化硼的高迁移率 P 沟道宽带隙晶体管

• 发表时间: 2022
• 作者: 笹間 陽介;蔭浦 泰資;井村 将隆;渡邊 賢司;谷口 尚;内橋 隆;山口 尚秀;山口 尚秀
• 通讯作者: 山口 尚秀

ダイヤモンド高移動度トランジスタ

金刚石高迁移率晶体管

• 发表时间: 2022
• 作者: 笹間陽介;小松克伊;森山悟士;井村将隆;寺地徳之;渡邊賢司;谷口尚;内橋隆;山口尚秀;笹間 陽介 蔭浦 泰資 井村 将隆 渡邊 賢司 谷口 尚 内橋 隆 山口 尚秀;Yamaguchi Takahide;笹間 陽介 山口 尚秀
• 通讯作者: 笹間 陽介 山口 尚秀

Diamond transistor with a hexagonal boron nitride gate insulator

具有六方氮化硼栅极绝缘体的金刚石晶体管

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口 尚秀;笹間 陽介;蔭浦 泰資;井村 将隆;渡邊 賢司;谷口 尚;内橋 隆
• 通讯作者: 内橋 隆