シリコンナノ結晶を用いた薄膜トランジスタに関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

シリコンナノ結晶はその興味深い電気的、光学的、量子的性質から次世代のナノメートル構造を有する電子、光デバイスの材料として注目が集まっている。また本研究では気相中でシリコンナノ結晶の堆積を行っているため、シリコンナノ結晶の溶液を簡単に作製でき、最近盛んに研究が行われているナノプリンティング等の溶液プロセスの技術を応用することにより、薄膜トランジスタ等電子デバイス作製時の価格を抑えることが出来ると考えられる。これらの要因によって本研究で作製されるシリコンナノ結晶は次世代の電子デバイスの材料として非常に有望であると考えられる。しかしシリコンナノ結晶膜中の粒界と空隙、またシリコンナノ結晶自身の自然酸化膜に起因する低い電気伝導度が実際のデバイス応用の際、問題となることを以前の研究で明らかにした。そこで、これらの問題点を解決するためのデバイスプロセスに関して研究を行った。シリコンナノ結晶膜中の粒界と空隙を減少させるためにレーザによるアニーリングに関する研究を行った。レーザからの熱エネルギーによりシリコンナノ結晶の溶融、再結晶化が起き、複数のシリコンナノ結晶の結合によって粒界と空隙が減少すると考えられる。AFM測定の結果よりレーザアニーリングによりシリコンナノ結晶の粒径が増大し、粒界と空隙が減少していることを明らかにした。また電気測定や熱シミュレーションにより、レーザ強度やシリコンナノ結晶膜厚の依存性について明らかにした。さらにシリコンナノ結晶の自然酸化膜の除去に関する研究も行った。従来のHF溶液を用いる方法だと全てのシリコンナノ結晶が基板から剥離してしまうという問題点があったので、今回の研究ではHF蒸気によるエッチングと無水HFによるエッチングの二種類のエッチング方法の実験を行った。それぞれのHF処理直後の電気特性の向上が観測され、有用なエッチングプロセスであることを明らかにした。