Mobility enhancement of two dimensional hole gas on diamond MOSFET

金刚石 MOSFET 上二维空穴气体迁移率增强

• 批准号: 17J08746
• 负责人: 稲葉 優文
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J08746/
• 关键词: ダイヤモンド; 2次元正孔ガス; 真空; 移動度

低ドープ濃度のダイヤモンドに水素終端を施すと、表面に界面準位のない、半導体デバイスに好適な2次元正孔ガス層が誘起される。本研究では、この水素終端表面における、正孔のチャネル移動度を、新奇なデバイスを考案し、評価した。ダイヤモンドの2次元正孔ガス層の移動度低下因子は、先行文献から、絶縁膜やパッシベーション膜として用いられる、酸化アルミニウムなどの誘電体が持つ電荷による外部電荷散乱であると考えられる。本研究では、平成30年度に、ゲート絶縁膜を真空とした、真空ギャップゲート構造を考案し、このデバイスの動作確認に、はじめに取り組んだ。清浄な水素終端ダイヤモンド表面に、絶縁膜に相当する真空層を構成するため、空間を供給するピラーを、ダイヤモンド上の電極をかねて形成した。ゲートには、高強度な導電性のSi基板を用い、チャネルへの接触を防いだ（図1）。これを、高真空プローバーを用いて、ダイヤモンド表面の吸着物を脱離させた状態でFET動作を確認した（図2）。不活ガス中では、ガスの絶縁耐圧が低く、ゲートの絶縁が確保できないと予想されるため、極力高い真空度に雰囲気を制御することが求められたため、この系を採用した。IDS-VGS曲線からは、往復測定をしているがヒステリシスがほとんどなく、往復でよい一致を示していることがわかる。結果として、これから得られた電界効果移動度は25 cm2/Vs であり、ゲート絶縁膜に酸化アルミニウムを用いた一般的なダイヤモンドFETの移動度と同等程度の値であった。また、サブスレッショルド領域から求めた界面準位密度は1×1012 cm-2 eV-1 程度であり、これは絶縁膜の内清浄な水素終端表面で初めて評価された界面準位密度であると言える。本研究の成果は、第32回ダイヤモンドシンポジウムでポスター発表し、優秀ポスター賞を受賞した。今後、英字論文誌に投稿予定である。

Low concentration of water element terminal application, surface interface alignment, semiconductor layer suitable for 2-dimensional positive hole layer induced This study is aimed at investigating and evaluating the surface properties of the water terminal, the mobility of the positive pore, and the novelty of the pore. The mobility reduction factor of the two-dimensional positive pore layer is contrary to that of the previous literature, and the external charge dispersion of the dielectric film is due to the polarization of the dielectric film. In this study, the structure of vacuum insulation film was examined, and the operation of vacuum insulation film was confirmed. The electrode on the surface of the electrode is formed by the vacuum layer corresponding to the insulating film The silicon substrate with high conductivity and high strength can be used in the contact prevention (Table 1). The FET operation is confirmed in the state where the sorbents on the surface of the FET are desorbed (Table 2). In order to ensure the high vacuum resistance, the high vacuum resistance and the high vacuum resistance, the high vacuum resistance and the high vacuum resistance are adopted. IDS-VGS curves are measured in a reciprocating manner. As a result, the mobility of the FET is 25 cm2/Vs, and the mobility of the FET is equal to that of the FET. The interface level density is 1×1012 cm-2 eV-1 at the end of the insulating film. The interface level density is 1×1012 cm-2 eV at the end of the insulating film. The results of this study are the 32nd in the history of science and technology. In the future, the English word paper will be submitted to the fixed.

项目成果

Sheet resistance underneath the Au ohmic-electrode on hydrogen-terminated surface-conductive diamond (001)

氢端接表面导电金刚石 (001) 上金欧姆电极下方的薄层电阻

• DOI: 10.1016/j.diamond.2017.09.020
• 发表时间: 2017
• 期刊: Diamond and Related Materials
• 影响因子: 4.1
• 作者: S.Kono;T.Sasaki;M.Inaba;A.Hiraiwa;H.Kawarada
• 通讯作者: H.Kawarada

Electrical contact properties between carbon nanotube ends and a conductive atomic force microscope tip

碳纳米管末端与导电原子力显微镜尖端之间的电接触特性

• DOI: 10.1063/1.5027849
• 发表时间: 2018
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Inaba Masafumi;Ohara Kazuyoshi;Shibuya Megumi;Ochiai Takumi;Yokoyama Daisuke;Norimatsu Wataru;Kusunoki Michiko;Kawarada Hiroshi
• 通讯作者: Kawarada Hiroshi

Lithographically engineered shallow nitrogen-vacancy centers in diamond for external nuclear spin sensing

• DOI: 10.1088/1367-2630/aad997
• 发表时间: 2018-08
• 期刊: New Journal of Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: R. Fukuda;P. Balasubramanian;I. Higashimata;Godai Koike;T. Okada;R. Kagami;T. Teraji;S. Onoda;M. Haruyama;Keisuke Yamada;M. Inaba;H. Yamano;F. M. Stürner;S. Schmitt;L. McGuinness;F. Jelezko;T. Ohshima;T. Shinada;H. Kawarada;W. Kada;O. Hanaizumi;T. Tanii;J. Isoya

Threshold voltage control of electrolyte solution gate field-effect transistor by electrochemical oxidation

• DOI: 10.1063/1.4991364
• 发表时间: 2017-07-03
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Naramura, Takuro;Inaba, Masafumi;Kawarada, Hiroshi
• 通讯作者: Kawarada, Hiroshi

真空ギャップゲート構造による2次元正孔ガスダイヤモンドデバイスの評価

采用真空间隙门结构的二维空穴气体金刚石器件评价

• 发表时间: 2018
• 作者: M. Inaba;H. Kawarada;Y. Ohno
• 通讯作者: Y. Ohno