近赤外半導体レーザ光照射による中空構造ａ－Ｓｉ膜の転写同時結晶化技術

近红外半导体激光照射中空结构非晶硅薄膜同步转移晶化技术

• 批准号: 13J02156
• 负责人: 酒池 耕平
• 金额: $ 1.32万
• 依托单位: Hiroshima University
• 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 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J02156/
• 关键词: シリコン; プラスチック; フレキシブルエレクトロニクス; 電界効果トランジスタ; 単結晶シリコン; メニスカス力

曲げられるディスプレイや太陽電池に代表されるフレキシブルエレクトロニクスの飛躍的な進歩を実現する為には、フレキシブル(プラスチック)基板上で高性能電子デバイスを作製する必要がある。そこで私は、世界に類を見ない新たな技術として、“中空構造Si膜を用いた低温転写技術”を提案し、本転写技術を応用することでプラスチック基板上に高性能電子デバイスの作製が可能であることを実証・報告してきた。本技術は、対向密着した中空構造Si膜と転写先基板との間に純水を介在させ、水が蒸発する過程で発生する強いメニスカス力を利用することで、Si膜を転写先基板へ転写しデバイス作成を行う日本初・世界初の技術である。Silicon on insulator (SOI)基板上のSOI層を中空構造形成する技術を確立し、フレキシブル基板上の必要な位置に局所的に高性能単結晶Si MOSFETを実現する技術確立に成功した。最重要技術は、中空構造状態でSOI層を熱酸化する工程であり、これによりSOI層の表裏全面にSiO2層の形成が可能となり、転写時に表裏が逆転しても高品質なSiO2層をゲート絶縁膜として利用することができるようになる。さらに、SiO2層により転写先プラスチック基板からSi膜への不純物の混入防止が可能になる。作製したMOSFETの最大電界効果移動度およびスレッショルドスイングの値はそれぞれ、609 cm2V-1s-1および83 mV/dec.を示し、これまで困難とされてきたフレキシブル基板上の必要な位置に局所的に高性能電子デバイスの作製が可能であることを実証した。これら研究成果は、第61回応用物理学会春季学術講演会にて注目講演に選定され、同講演において講演奨励賞を受賞している。本研究成果は、僅か3年間で国内会議で31件、国際会議で13件、学術論文誌等で9件(筆頭著者)の発表実績を上げ、内1件は米国の学術論文誌Applied Physics Lettersに掲載されている。

The progress of solar cells represents a leap forward in the manufacture of high-performance electronic cells on a substrate. This is a new technology in the world, and it is possible to manufacture high-performance electronic devices on substrates by using low-temperature writing technology for hollow structure Si films. This technology is based on the first technology of Japan and the first technology of the world in the process of developing strong and strong force in the process of forming Si film with hollow structure and substrate. The technology for forming hollow structures on Silicon on insulator (SOI) substrates has been established, and the technology for realizing high-performance single crystalline Si MOSFETs at necessary locations on SOI substrates has been successfully established. The most important technology is to thermally acidify the SOI layer in the hollow structure state, and to form a SiO2 layer in the inside and outside of the SOI layer. In addition, SiO2 layer can prevent impurities from mixing into the substrate. The maximum mobility of the MOSFET's electrical field effect is 609 cm2V-1s-1 mV/dec., which is difficult to manufacture at the necessary locations on the substrate for high performance electronic devices. The results of this research were selected for the 61st Spring Lecture of the Society for Applied Physics and awarded for the same lecture. During the past three years, 31 papers were published in domestic conferences, 13 papers in international conferences, 9 papers in academic journals, etc.

项目成果

A Technique for Local Area Transfer and Simultaneous Crystallization of Amorphous Silicon Layer with Midair Cavity by Irradiation with Near-infrared Semiconductor Diode Laser

近红外半导体二极管激光器辐照半空腔非晶硅层局域转移同步结晶技术

• DOI: 10.7567/jjap.53.040303
• 发表时间: 2014
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys
• 作者: K. Sakaike;Y. Kobayashi;S. Nakamura;M. Akazawa, and S. Higashi
• 通讯作者: M. Akazawa, and S. Higashi

フレキシブル基板上での単結晶シリコンCMOSトランジスタの作製

柔性衬底上单晶硅CMOS晶体管的制作

• 发表时间: 2015
• 作者: 酒池 耕平;中川 明俊;赤澤 宗樹;東 清一郎
• 通讯作者: 東 清一郎

Layer Transfer and Simultaneous Crystallization Technique for Amorphous Si Films with Midair Structure Induced by Near-Infrared Semiconductor Diode Laser Irradiation and Its Application to Thin-Film Transistor Fabrication

• DOI: 10.7567/jjap.52.05ec01
• 发表时间: 2013-05
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: K. Sakaike;Yoshitaka Kobayashi;S. Nakamura;S. Hayashi;M. Akazawa;S. Morisaki;M. Ikeda;S. Higashi

フレキシブル基板上での単結晶シリコンMOSFETの作製

柔性衬底上单晶硅MOSFET的制作

• 发表时间: 2014
• 作者: 安田千晶;和田哲;酒池 耕平
• 通讯作者: 酒池 耕平

Local Area Transfer and Simultaneous Crystallization Technique for Amorphous Si Films with Midair Structure by Near-Infrared Semiconductor Diode Laser Irradiation

近红外半导体二极管激光辐照非晶硅薄膜局部转移及同步结晶技术

• 发表时间: 2013
• 作者: 竹川宜宏;西山雅祥;金関剛史;郷原瑞樹;金井保;跡見晴幸;小嶋誠司;本間道夫;Kohei Sakaike
• 通讯作者: Kohei Sakaike