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有機強誘電体をゲート絶縁層に用いた不揮発性トランジスターに関する研究

采用有机铁电体作为栅绝缘层的非易失性晶体管的研究

基本信息

批准号：
16686021
负责人：
石田謙司
金额：
$ 19.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、無機強誘電体によるMFS-FET(Metal Ferroelectric Semiconductor-Feild Effect Transistor)では解決困難な(1)Si/強誘電体の界面での界面準位形成、(2)膜堆積時の不要なSiO_2膜形成、などの諸問題を解決策する方策として、低温条件での成膜が可能な「有機強誘電体」をゲート絶縁膜として用いることを提案し、清浄なSi/強誘電体界面の形成と有機強誘電体の分極挙動がSi半導体特性に及ぼす影響について明らかにすることを目的とした。有機強誘電体として高い残留分極値が期待されるビニリデン・フルオライド(VDF)オリゴマーを用いてSi基板上に積層型のMFS構造を形成し、容量-電圧(C-V)測定、誘電ヒステリシスの測定を行った。金属性Siを基板として用いた実験において、無機強誘電体では難しいDEヒステリシス発現に成功した。Alなど金属電極を用いた実験データと比較しても、その残留分極値、抗電界に変化はなく、Siと有機強誘電体との良好な界面形成が示唆された。一方、半導体性Si基板では、Si空乏層の形成を示唆する特定電圧挿引方向での抗電界上昇が観測された。そこでSi半導体のドープ濃度や測定周波数、印可電圧などをパラメータとしてCV評価を行い、空乏層の形成有無、形成された空乏層の厚み、メモリウインド、ON/OFF容量比など、有機強誘電体のダイポールがSi空乏層に及ぼす影響を検証した。その結果、抗電界近傍での容量の急激な上昇から、分極反転と強く相関したCV特性の明確なヒステリシス特性が観測され、メモリウインド:11.5V、容量ON/OFF比:2:1、空乏層幅500nmなどの特性が概算できた。総じて、本実験の実施により有機強誘電体によるSi半導体特性の変調が十分に可能であることを実証した。また、キャパシタ構造での有機強誘電体の赤外線に対する焦電応答特性の観測にも成功しており、赤外センサーへの展開も可能であることを示唆した。

In this study, でで, inorganic strong inductor によるMFS-FET(Metal Ferroelectric Semiconductor-Feild Effect Transistor) では solve difficult な (1) the Si/electricity body の lure interface での interface must form, (2) membrane accumulation の don't な SiO_2 membrane formation, などの the を solve ce する order として and low temperature conditions での film-forming が may な organic strong electricity body "lure" をゲート never try membrane として in いることを proposal し, incorporated な Si/strong electricity body form の interface と organic lure strong induced electricity body の points very 挙が Si semiconductor characteristic に and ぼす influence について Ming らかにすることを purpose とした. Strong organic induced electricity body として high い remain extremely interesting が expect されるビニリデン · フルオライド (VDF) オリゴマーを with いて Si substrate に laminated type のを MFS structure form し, capacity, electrical 圧 (C - V), induced electric ヒステリシスの line measurement をった. Metallicity Si を substrate として in いた be 験において, inorganic strong electricity body で lure は difficult しい DE ヒステリシス発に success now した. Al など metal electrode を with いた be 験データと compare しても, その residual electric resistance points on a numerical and に variations change はなく, strong Si と organic induced electricity body とのな interface formation が good sucking された. One side, the semiconductor Si substrate でで, the formation of the Si vacuous layer <e:1> を indicates that a specific voltage is led in the direction of で, and the <s:1> dielectric resistance rises が観 measurement された. そこで Si semiconductor のドーやプ concentration determination of cycle number, printing can be electric 圧などをパラメータとして CV rating 価をい, depletion layer の formation, された depletion layer thick のみ, メモリウインド, ON/OFF capacity than など, strong organic induced electricity body のダイポールが Si depletion layer に and ぼす influence を検 card した. その results, resistance to electricity industry nearly alongside での capacity rising の nasty shock なから, points in the planning phase strong とく masato した CV feature の clear なヒステリシス features が観 measuring され, メモリウインド : 11.5 V, the capacity of the ON/OFF ratio: 2:1, depletion layer of 500 nm などの features が estimate できた. Youdaoplaceholder0, in this experiment, by using によ actual application of によによ organic strong inductor によるSi semiconductor property <s:1> variation が, it is highly に likely that であるであるとをとを actual application of た will prove that it is た. また, キャパシタ tectonic での organic strong electricity body の lure red outside にす seaborne る focal electrical 応 a feature の観 measuring にも successful しており, red センサーへの expand も may であることを in stopping した.