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

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。

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。