【公開日:2025.06.10】【最終更新日:2025.03.03】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0290
利用課題名 / Title
単原子ゲート・トランジスタ向け高誘電体ゲート絶縁膜堆積
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
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)高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed(副 / Sub)次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
原子層堆積 (ALD) 装置/Atomic Layer deposition (ALD), 2次元材料/Two-Dimentional Material,ナノカーボン/ Nano carbon,ALD,高周波デバイス/ High frequency device,エレクトロデバイス/ Electronic device
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)
入沢 寿史
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
山崎 将嗣
利用形態 / Support Type
(主 / Main)技術代行/Technology Substitution(副 / Sub),機器利用/Equipment Utilization
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要(目的・用途・実施内容)/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
グラフェン単原子ゲートを有する高周波素子実現のための素子試作の一環として、原子層堆積装置を利用し、グラフェンが表面に形成されたSiC基板上へ、ゲート絶縁膜として狙い膜厚10nmのAl2O3成膜を実施した。ここで、グラフェン/SiC基板はAl2O3成膜前にAlの堆積とエッチング加工が施された3次元構造をしており、グラフェンゲートはエッチング端部に露出する構造となっている。その後、本構造に対して、代表的な2次元材料であるWS2のCVD成膜を行った。
実験 / Experimental
原子層堆積装置_1[FlexAL] 【AT-031】を利用し、別機関にてエッチング加工とAl堆積を施したグラフェン/SiC基板上へ、狙い膜厚10 nmのAl2O3の成膜を実施した。成膜は全てサーマルモードで行い、成膜温度は200℃とした。その後、Ar希釈WF6とH2Sを原料とするWS2のCVD成膜を実施した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1にWS2成膜後の断面TEM像とEDX分析結果を示す。Al2O3ゲート絶縁膜を介してグラフェン単原子ゲート構造に数分子層のWS2が狙い通りに成長していることが明らかとなった。すなわち、劈開・転写法を用いること無しに、グラフェンを用いた極短ゲートとAl2O3ゲート絶縁膜および数分子層WS2チャネルから成る構造を初めて作製することに成功した。今後は本構造にソース/ドレイン電極形成を行うと共に、グラフェンゲートへもコンタクトを形成しデバイス動作実証を図る。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1グラフェン単原子ゲート/Al2O3ゲート絶縁膜上にCVD成膜したWS2チャネルの断面TEM像とEDX分析結果、およびデバイス構造の模式
その他・特記事項(参考文献・謝辞等) / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究の一部は、Beyond 5G研究開発促進事業(05901) により助成された。
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)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Hideaki Sugino, Hirai Tanaka, Kazuki Yonekubo, Fuminori Sasaki, Toshifumi Irisawa, Takeo Matsuki, Daisuke Ohori, Kazuhiko Endo, Issei Watanabe and Hirokazu Fukidome,”Growing a Few-Layer WS2 Channel on an Atomic-length Graphene Gate Structure”, Extended Abstracts of the 2024 International Conference on Solid State Devices and Materials(Himeji), Sep. 2024
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