【公開日:2024.07.25】【最終更新日:2024.05.21】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23UT1032
利用課題名 / Title
ファンデルワールス界面を有するナノチューブトランジスタの作製と特性評価
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用(ARIM事業参画者以外)/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】(主 / Main)加工・デバイスプロセス/Nanofabrication(副 / Sub)-
【重要技術領域 / Important Technology Area】(主 / Main)次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials(副 / Sub)-
キーワード / Keywords
スパッタリング/ Sputtering,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,電子線リソグラフィ/ EB lithography,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,ダイシング/ Dicing,ナノチューブ/ Nanotube
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名(課題申請者)/ User Name (Project Applicant)
丸山 茂夫
所属名 / Affiliation
東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
張子秋,大塚慶吾,賈 偉傑
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
(主 / Main)機器利用/Equipment Utilization(副 / Sub)-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-500:高速大面積電子線描画装置
UT-711:LL式高密度汎用スパッタリング装置(2019)
UT-604:高速シリコン深掘りエッチング装置
UT-600:汎用ICPエッチング装置
UT-900:ステルスダイサー
報告書データ / Report
概要(目的・用途・実施内容)/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
CNT(カーボンナノチューブ)のナノスケール特性と高いキャリア移動度を利用し,その組み合わせにより,Si-FETが直面する短チャンネル効果の問題への有望な解決策を提供し,デバイス性能の向上に期待されている.また,BN(窒化ホウ素)は大きなバンドギャップを持つ絶縁体であり,CNTを包み込むことでCNTの界面トラップ密度を減少させ,デバイスの性能を向上させることが報告されている.本研究は,シミュレーションと実験を組み合わせ, CNTトランジスタ内の窒化ホウ素界面層の構造最適化する.さらに,最適化された構造に基づいて製作されたCNTトランジスタの電気特性を評価し,性能がより良いデバイスを製作することを目的とする.
実験 / Experimental
武田CRにて高速大面積電子線描画装置,高速シリコン深掘りエッチング装置,武田CRにて高速大面積電子線描画装置,高速シリコン深掘りエッチング装置,汎用ICPエッチング装置を用いてシリコン基板を加工した.加工された基板に触媒を真空蒸着後,化学気相成長法(CVD法)によって孤立架橋SWCNTを合成した.その後, CVD法によって窒化ホウ素層を積層し,SWCNT/BNNTヘテロナノチューブを合成した.SWCNT/BNNT,SWCNT合成後,ポリマーを用いて合成基板から平坦なシリコン基板へ転写した.転写された基板を武田CRのレーザー直接描画装置を用いて電極部を加工した.加工された基板に金属を蒸着し,デバイスを作製した.
結果と考察 / Results and Discussion
CNT@BNNT FETの製作を行い,Back Gate構造のデバイスを作製した,それに対する電気測定も行った(Fig. 1) .電気測定結果より,Ion / Ioff = 103となった.-19.8 ≦ VG ≦ -18.0 Vにおける範囲でSSを計算し,444 mV/decadeであった.それは物理的下限値である60 mV/decadeより大きすぎるため,AFMでチャンネル部分を測定した(Fig. 2) .AFMの結果から,合成されたBNの直径が不均一であった.この直径の不均一は,CNTとの界面でより多くの欠陥を形成し,界面トラップ密度を増加させ,それは電荷を捕捉し,その結果, SS(Subthreshold Swing)が大きくなる原因の一つである可能性がある.
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 (a) Optical image of fabricated CNT@BNNT FET. (b) ID - VG curve.
Fig. 2 AFM image of the CNT@BNNT channel.
その他・特記事項(参考文献・謝辞等) / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング(DOIのあるもの) / DOI (Publication and Proceedings)
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Keigo Otsuka, Coaxial boron nitride nanotubes as interfacial dielectric layers to lower interface trap density in carbon nanotube transistors, Nano Research, 16, 12840-12848(2023).
DOI: 10.1007/s12274-023-6241-6
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- K. Otsuka, T. Sugihara, S. Matsushita, W. Jia, K. Kittipaisalsilpa, M. Lee, R. Xiang, S. Chiashi, S. Maruyama, "Investigation of field-effect transistors based on individual and aligned carbon/boron nitride nanotubes," The 23nd International Conference on the Science and Applications of Nanotubes and Low-Dimensional Materials (Arcachon), June 6, 2023.
- K. Otsuka, T. Sugihara, T. Inoue, W. Jia, R. Xiang, S. Chiashi, S. Maruyama, "Coaxial boron nitride wrapping as interfacial dielectric layers to reduce trap density in carbon nanotube transistors," 第65回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム(福岡)、令和5年9月6日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications:0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents:0件