利用報告書 / User's Reports | ARIM Japan公式ホームページ

【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.23】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23NU0265

利用課題名 / Title

Ge薄膜トランジスタの作製と電気特性評価

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋大学 / Nagoya Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

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）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

ゲルマナン, GeCH3, キャリア移動度,光リソグラフィ/ Photolithgraphy

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)

久保理

所属名 / Affiliation

岐阜大学工学部電気電子・情報工学科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

苅谷寛友,中山敦稀

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

加藤剛志,鄭恵貞

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

NU-231：マスクレス露光装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

Geの原子層薄膜（ゲルマナン）は、結晶ゲルマニウム（Ge）とは異なる物性が期待されている。例えば、単層Geの両面をメチル基で終端したゲルマナン（GeCH₃）では、結晶Geの5倍以上の正孔移動度を示すことが理論的に予測されている。本研究では、GeCH₃を作製し、剥片化した試料を酸化膜付きシリコン（SiO₂/Si）基板に堆積させる。これにソース、ドレイン電極を形成することで、GeCH₃薄膜トランジスタを作製し、そのキャリア移動度などを調べることを目的とした。トランジスタの作製において、ソース、ドレイン電極の形成のため、名古屋大学VBLのマスクレス露光機を用いた。なお、露光機利用に付随して、レジスト塗布のためのスピンコーターやレジスト硬化のためのヒーターも利用した。

実験 / Experimental

測定試料であるGeCH₃をSiO2/Si基板上に堆積したものに対して、名古屋大学VBLのマスクレス露光機を用いてマイクロサイズのポジレジストパターンを形成した。その後、自身の研究室で電極金属を蒸着・リフトオフしてバックゲート型の電界効果トランジスタ（FET）を作製した。作製したFETに対して真空プローバーを用いてFET特性を計測した。

結果と考察 / Results and Discussion

作製したFETに対して、ゲート電圧に対するソース・ドレイン間電流の変化（伝達特性）を計測した結果、ｐ型半導体の性質を示すことがわかった。また伝達特性から相互コンダクタンスを算出し、正孔移動度を見積もったところ、室温で300-400 cm²/Vs 程度であることがわかった。これは二次元半導体材料として盛んに研究が行われている遷移金属ダイカルコゲナイドに比べて高い値であるが、理論的に予測されている値に比べて1ケタ以上低い値である。この原因はトラップ準位密度が多いことにあると考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

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)

Yuuki Hiraoka, Temperature dependence of hole mobility in methylated germanane field-effect transistor, Japanese Journal of Applied Physics, 63, 030905(2024).
DOI: 10.35848/1347-4065/ad30a2

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

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