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バイタルセンシングを志向したニューロモルフィック電子強誘電体ゲートFETの開発

开发用于生命传感的神经形态电子铁电栅极 FET

基本信息

批准号：
22KJ2626
负责人：
嶋本健人
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

超高感度THz電磁波検出器の開発を目的とした電子強誘電体型ゲートFETの作製に向けて、本年度はパルスレーザー堆積法を用いた電子強誘電体YbFe2O4薄膜の作製に主に取り組んだ。本物質は成長過程におけるFe の再蒸発のため単結晶において最大20%、薄膜においては最大 70％もの鉄欠損が生じるなどの問題が顕在化している。この問題の解決には、Fe 活性種の供給を増加することが必要だが、レーザーエネルギーを増加させると、O活性種の供給が大幅に増大し、YbFe2O4の形成に必要な Fe2+の形成を阻害してしまう。そこで、より精密なO活性種の制御のため、発光分光分析を用いて原料セラミックターゲットからアブレーションされたプラズマプルーム内の原子状活性種量を、in-situ 測定することで評価した。レーザー照射面積の増大に伴い、基板に供給されるFe/Yb活性種強度比がYb過剰に変化することが明らかとなった。基板表面にFe活性種を多く供給するため、レーザー光をよく絞り、照射面積が小さい条件で製膜を行った結果、YbFe2O4 薄膜の単相成長に成功した。EPMA測定による試料組成評価の結果、プラズマプルームに含まれるFe/Yb活性種強度比の増大に伴い薄膜中のFe/Yb組成が増大することが示唆された。しかし、レーザー光をよく絞った条件下では、Fe/Yb組成のばらつきが大きくなった。そこで、活性種分布を測定したところ、プラズマプルームの中央部には、原子量で比較すると Fe 原子の約 3 倍もの重量をもつ Yb 原子が多く分布していることが明らかとなった。各蒸発種はアブレーション時に原子・分子レベルにまで分解しており、カチオンごとに飛散角度分布が異なる。したがって、重量の小さいFe原子が基板表面に到達することが困難になっていることが、本薄膜作成過程におけるFe欠損の原因であることが示唆された。

Ultra-high-sensitivity THz electromagnetic wave generator is developed with the purpose of producing high-sensitivity electromagnetic electromagnetic field FET. The annual はパルスレーザー stacking method uses the いたelectron strong dielectric YbFe2O4 thin film produced by the main team. The growth process of this material is におけるFe の re-steamed 発のため単において maximum 20%, thin film においては maximum 70% of the problem is caused by the loss of the material.このsolver of the problemには、Fe The supply of active species is necessary, and the supply of active species is necessary. The supply of O active species is greatly increased, and the formation of YbFe2O4 is necessary. The formation of Fe2+ is hindered.そこで, よりPrecision なO active species control system, 発Spectroscopic analysis system いてRaw material: セラミックターゲットからアブレーションされたプラズマプルーム内のatomic active species を, in-situ Measurement and evaluation. The irradiation area of the irradiation area is increased, and the intensity ratio of Fe/Yb active species supplied to the substrate is increased, and the intensity ratio of the active species Yb is increased. The surface of the substrate has a large supply of Fe active species, a high light intensity, a small irradiation area, a small film formation condition, and a successful YbFe2O4 thin film phase growth. Results of EPMA measurement of sample composition evaluation of による sample composition, プラズマプルームにまれるFe/Yb The increase in the active species intensity ratio is accompanied by an increase in the Fe/Yb composition in the film. It is composed of しかし, レーザー光をよく灣た under the conditions of では and Fe/Yb. Yb Atomic distribution of many atoms. Each type of steamed はアブレーションにatomic and molecular レベルにまで decomposition しており and カチオンごとに scattering angle distribution is different.したがって、The weight is small さいFe atoms がThe surface of the substrate is difficult to reach することがになってThe cause of the loss of Fe during the production of this film is the reason for the loss of Fe.