SnSの欠陥化学の探究と薄膜トランジスタへの展開

SnS缺陷化学探索及其在薄膜晶体管中的应用

• 批准号: 22H02163
• 负责人: 柳 博
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: University of Yamanashi
• 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-22H02163/
• 关键词: SnS; TFT; 真空蒸着

SnSにより適したTFT構造を判断するためにトップゲート型とボトムゲート型の素子試作を行った。トップゲート型では基板に石英ガラスを用い高真空での真空蒸着法によりSnS薄膜を製膜した。SnS薄膜の表面は数百nm程度の小さな粒状凹凸があり、RMS値は15nm程度であった。Sn/S比は0.9程度でありS過剰の薄膜となった。ゲート酸化膜はプラズマCVD法によりSiO2を製膜した。試作したTFTの素子特性を評価したところTFT動作を確認できた。しかしソース・ゲート間のリーク電流が大きく良好な特性は得られなかった。これはSnSの再蒸発温度が低いためSiO2薄膜製膜後のポストアニール条件が制限されたことが影響したと考えられる。一方ボトムゲート型では単結晶p-Siを用いた。課題のゲート酸化膜には熱酸化Siを用いることで改善を図った。SnS薄膜の表面はSn/S比のわずかなずれ(~1%)でも板状結晶が基板に対して斜めに突き刺さったような形状を有した。これに対してSn/S＝1.00の薄膜では粒径が1 μm以上の平坦な表面を得ることができた。得られた素子のリーク電流は数十pA程度まで抑制することができたがSnS薄膜の膜厚が厚く十分な変調を得ることができなかった。高真空での真空蒸着法では組成のわずかなずれで表面形状が大きく変わる。これに対してSn/S比のずれを<1%の精度で再現性を出すのは容易ではない課題が挙がった。そこで低真空での真空蒸着を試みた。原料加熱により蒸発した蒸気が低真空下では流体として働くため、これにより生じる層流を利用して板状のSnS結晶を基板上に寝かせて製膜する試みである。実際に製膜温度と基板位置などを最適化することにより表面が平坦で組成比がそろったSnS薄膜を再現性良く製膜することができるようになった。

SnS に よ り optimum し た TFT structure を judgment す る た め に ト ッ プ ゲ ー ト type と ボ ト ム ゲ ー line type ト の element be tried for a を っ た. Type ト ッ プ ゲ ー ト で は substrate に quartz ガ ラ ス を with い high vacuum で の vacuum steaming the method に よ り SnS を system film し た. The surface of the SnS thin film has <s:1> hundreds of nm of small さな granular concavity and convexity があ があ, and the RMS value is <s:1> 15nm of であった. The Sn/S ratio is であ 0.9, the degree is であ であ, S passes through the <s:1> thin film となった. Youdaoplaceholder0 ゲ ト ト acidified film プラズ プラズ CVD method によ <s:1> SiO2を film preparation た た. Try to make <s:1> たTFT <s:1> particle characteristics を evaluation 価 たと たと ろTFT action を confirmation で た た た. し か し ソ ー ス · ゲ ー ト between の リ ー ク current が き く な features good は must ら れ な か っ た. こ れ は SnS の again low temperature steaming 発 が い た め SiO2 thin film membrane after の ポ ス ト ア ニ ー ル condition limitations が さ れ た こ と が influence し た と exam え ら れ る. One side ボトムゲ ボトムゲ ト で で 単 単 crystalline p-Siを uses ボトムゲ た た. Subject: ゲ ゲ ト acidification membrane に thermal acidification Siを improvement of を figure った with とで る とで とで とで. SnS membrane surface は の Sn/S than の わ ず か な ず れ (~ 1%) で も tabular crystal が substrate に し seaborne て inclined め に sudden stab き さ っ た よ う な shape を し た. こ れ に し seaborne て Sn/S = 1.00 の film で は size が 1 microns above の を な flat surfaces る こ と が で き た. Have ら れ た element child の リ ー ク current は dozens of degree of pA ま で inhibit す る こ と が で き た が SnS の film thickness が く very thick な - adjustable を have る こ と が で き な か っ た. The high vacuum で <s:1> vacuum evaporation method で で forms <s:1> わず なずれで なずれで with a large が く く change in surface shape わる. こ れ に し seaborne て Sn/S than の ず れ を "で reproducibility を out 1% の precision す の は easy で は な い subject が 挙 が っ た. Youdaoplaceholder0 で で low vacuum で <s:1> vacuum steaming を try みた. Raw material heating に よ り steamed 発 し た steamed 気 が で under low vacuum は fluid と し て 働 く た め, こ れ に よ り raw じ る laminar を using し て platy の SnS crystallization を substrate に lay か せ て membrane す る try み で あ る. Be interstate に membrane temperature と substrate location な ど を optimization す る こ と に よ り of flat surface が で than が そ ろ っ た SnS く system を reproducibility good film す る こ と が で き る よ う に な っ た.

项目成果

真空蒸着SnS薄膜を用いたpチャネル薄膜トランジスタの試作

使用真空沉积 SnS 薄膜的 p 沟道薄膜晶体管原型

• 发表时间: 2023
• 作者: 米倉 樹;武井 海人;福井 慧賀;有元 圭介;柳 博
• 通讯作者: 柳 博

山梨大学工学部応用化学科柳研究室

山梨大学工学院应用化学系柳实验室

単純固化法により育成したn 型SnS 単結晶の電気特性

简单凝固法生长的n型SnS单晶的电学性能

• 发表时间: 2023
• 作者: 白鳥 拓郎;福井 慧賀;柳 博
• 通讯作者: 柳 博

SnI2を用いたSnS単結晶の育成と電気特性

使用 SnI2 的 SnS 单晶的生长和电性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 白鳥 拓郎;柳 博;福井 慧賀
• 通讯作者: 福井 慧賀

Br-doped n-type SnS single crystals with carrier concentrations suitable for homojunction solar cells

• DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2023.107206
• 发表时间: 2023-05
• 期刊: Solid State Sciences
• 影响因子: 3.5
• 作者: Yuki Iguchi;Koichi Sato;Kazutoshi Inoue;Keiga Fukui;H. Yanagi