ハイブリッド固体ゲート絶縁膜を用いた新奇なモットトランジスタの開発

使用混合固体栅极绝缘膜开发新型莫特晶体管

• 批准号: 13F03502
• 负责人: 井上 公
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03502/
• 关键词: 負の静電容量; 電界効果トランジスタ; ゲート絶縁膜; パリレン; 閾値特性; 強相関電子系; モット転移; FET; SrTiO3; High-k

研究は非常に順調に進んでおり、平成２６年度は当初に予定していた通り、チタン酸ストロンチウム(ＳＴＯ)単結晶上に、高誘電率酸化物であるHfO2とKumar氏が考案した２層パリレンとの積層ゲート絶縁膜を用いて、電界効果トランジスタ(FET)を作製することに成功しました。HfO2層とゲート電極層を作製するプロセスも、静電容量やリーク電流の変化を解析することで最適化させました。この素子についても透過型トンネル顕微鏡(TEM)で断面の詳細な分析を行い、パリレンがあるおかげでＳＴＯの表面がきれいに保たれていることが確認されました。ＳＴＯは最終的なモットＦＥＴ製作の前段階の実験に最適な物質で、Kumar氏が提案する「電子相関の遮蔽長に与える影響」という物性物理の深遠な問題の探索に最適だと考えられる物質です。得られた試料を用いて、ゲート電圧の連続的可逆的制御でＳＴＯにキャリアをドープすることにも成功し、FET動作することを確認しました。このFETはサブスレショルド・スィングが170mV/decade、易動度が10cm2/Vs、ゲート絶縁膜はSiO2に換算して(EOT) 0.21nmという驚くべき値を示しました。さらに界面のキャリアが負の静電容量を示すこともわかりました。現在論文を執筆しているところで近日中に投稿します。

The study was successful in the preparation of HfO2 and Kumar's two-layer multilayer dielectric film (FET), which was successfully conducted in 2006. HfO2 layer and electrode layer are optimized for electrostatic capacitance and current analysis. Detailed analysis of the cross section of STO by TEM was carried out and confirmed. STO is the most suitable material for the first stage of FET fabrication, Kumar's proposal,"Electron correlation shielding length and influence", and the exploration of profound physical problems. The test sample is used, and the reversible control of the voltage connection is confirmed. The FET has a high sensitivity of 170mV/decade, a high mobility of 10 cm2/Vs, and an insulating SiO2 conversion of 0.21 nm. The interface is negative and the capacitance is negative. Now the paper is written in the middle of the day

项目成果

Two-dimensional quantum transport: Tunnel vision

二维量子传输：隧道视觉

• DOI: 10.1038/nphys3098
• 发表时间: 2014
• 期刊: Nature Physics
• 影响因子: 19.6
• 作者: Isao H. Inoue

Electrostatic carrier doping of the insulating SrTiO3 surface through a Parylene-C/HfO2 hybrid gate insulator

通过聚对二甲苯-C/HfO2 混合栅极绝缘体对绝缘 SrTiO3 表面进行静电载流子掺杂

• 发表时间: 2014
• 作者: Neeraj Kumar;Ai Kito;Isao H. Inoue
• 通讯作者: Isao H. Inoue

Simulation of Mott FET on SrTiO3

SrTiO3 上 Mott FET 的仿真

• 发表时间: 2013
• 作者: N. Kumar;A. Kito;I. H. Inoue;Isao H. Inoue
• 通讯作者: Isao H. Inoue

Field ettect transistor on SrTiO3 surface with Parylene-C/HfO2 hybrid gate insulator

具有 Parylene-C/HfO2 混合栅极绝缘体的 SrTiO3 表面场效应晶体管

• 发表时间: 2014
• 作者: N. Kumar;A. Kito;I. H. Inoue
• 通讯作者: I. H. Inoue

Functionai Metal Oxides : New Science and Novel Aplicationsの第16章

功能金属氧化物第 16 章：新科学和新应用

• 发表时间: 2013
• 作者: I. H. Inoue;A. Sawa (eds. S. Ogale;V. Venkatesan;M. Blamire)
• 通讯作者: M. Blamire)