利用報告書 / User's Reports


【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)
  1. 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.
  1. 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.
  2. 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

印刷する
PAGE TOP
スマートフォン用ページで見る