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J-GLOBAL ID：201302295739811192   整理番号：13A0013769

室温プロセスによるフレキシブル基板上酸化亜鉛薄膜トランジスタの作製

Zinc Oxide Thin-Film Transistors on Flexible Substrates Fabricated by Room Temperature Process

著者 (4件)： 木村祐太 (大阪工業大学ナノ材料マイクロデバイス研究センター) ,  日垣友宏 (大阪工業大学ナノ材料マイクロデバイス研究センター) ,  前元利彦 (大阪工業大学ナノ材料マイクロデバイス研究センター) ,  佐々誠彦 (大阪工業大学ナノ材料マイクロデバイス研究センター)
資料名： 材料  (Journal of the Society of Materials Science, Japan)
巻： 61  号： 9  ページ： 760-765 (J-STAGE)  発行年： 2012年 
JST資料番号： F0385A  ISSN： 0514-5163  CODEN： ZARYA  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 酸化亜鉛(ZnO)は,バンドギャップが3.37eVのワイドギャップ半導体で,可視光域で透明であるという特徴を持つ材料である。また,安価で,地球上に大量に埋蔵し,環境適合性も高いので,様々な素子への応用を目指した研究が精力的に行われている。本稿では,アクティブ・マトリックス方式のディスプレイ画素などに応用できる透明で,柔軟なZnO薄膜トランジスター(ZnO-TFT)の開発に関する研究結果を報告する。SiO₂/TiO₂のバッファー層を持つ柔軟な基板上に,室温プロセスによってZnOから成るZnO-TFTを作製した。電子ビーム蒸着法によって,ポリエチレンフタレート・プラスティック基板上に底部酸化バッファーとして厚さが200nmのSiO₂層を堆積した。室温において,厚さが50nmのTiO₂バッファ層と厚さが40nmのZnO膜を,連続してパルスレーザー蒸着法によって成長させた。ZnO薄膜とSiO₂バッファ層の間のTiO₂薄膜は,接着性が非常に優れていることが分かった。SiO₂/TiO₂のバッファー層を用いて作製したゲート長,L_G,が2μmのトップゲート型ZnO-TFTの相互コンダクタンス,g_m,は1.7mS/mm,ドレイン電流のオン/オフ比は2.4×10⁶,そしてしきい値電圧V_THは-1.1Vであることが分かった。SiO₂のバッファー層と比較した場合,しきい値電圧シフトは正の方向に1V程度であることが分かった。また,SiO₂/TiO₂から成るバッファー層を含むZnO-TFTの動作電圧は5Vで,ゲートリーク電流は数pAであることが分かった。更に,作製したZnO-TFTは曲率半径が8.5mm程度まで曲げ得ることが判明した。曲げても,また元に戻してもI-V特性の大幅な変化は観測され無かった。g_mを改善するために,ボトムゲート型ZnO-TFTも作製し,ゲート長が20μmの素子の場合,g_mが12.5mS/mmであることが分かった。ボトムゲート型TFTでは相互コンダクタンスが改善され,トップゲート型TFTに比べて,g_mは10倍になることが分かった。曲率半径が10mm,20mmおよび30mmに至る曲げ実験の結果から,ゲート長が短い素子に関するI-V特性は曲げ,およびその後の復帰後においても変化しないことが確認された。

シソーラス用語： *フレキシブル基板 ,  *酸化亜鉛 ,  化合物半導体 ,  半導体薄膜 ,  *薄膜トランジスタ ,  半導体 ,  可視光 ,  性質 ,  *液晶ディスプレイ ,  *バッファ層 ,  酸化チタン ,  二酸化ケイ素 ,  *芳香族ポリエステル ,  レーザ蒸着 ,  相互コンダクタンス ,  ゲート【半導体】 ,  電流電圧特性 ,  *曲げ ,  パルスレーザ蒸着
準シソーラス用語： アクティブマトリクス液晶ディスプレイ ,  ボトムゲート ,  ポリエチレンフタレート ,  ワイドギャップ半導体 ,  透明性

分類 (2件)： トランジスタ  (NC03070N) ,  表示機器  (NC06030Q)

引用文献 (14件)：

• 1) E. Fortunato, A. Gonçalves, A. Pimentel, P. Barquinha, G. Gonçalves, L. Pereira, I. Ferreira and R. Martins, “Zinc oxide, a multifunctional material : from material to device applications”, Applied Physics A, Vol.96, pp.197-205 (2009).
• 2) R. Martins, P. Barquinha, L. Pereira, I. Ferreira and E. Fortunato, “Role of order and disorder in covalent semiconductors and ionic oxides used to produce thin film transistors”, Applied Physics A, Vol.89, pp.37-42 (2007).
• 3) Yu-Lin Wang, F. Ren, Wantae Lim, D. P. Norton, S. J. Pearton, I. I. Kravchenko and J. M. Zavada, “Room temperature deposited indium znic oxide thin film transistor”, Applied Physics Letters, Vol.90, 232103 (2007).
• 4) J. H. Na, M. Kitamura and Y. Arakawa, “High field-effect mobility amorphous InGaZnO transistors with aluminum electrodes”, Applied Physics Letters, Vol.93, 063501 (2008).
• 5) T. Hirao, M. Furuta, T. Hiramatsu, T. Matsuda, C. Li, H. Furuta, H. Hokari, M. Yoshida, H. Ishii and M. Kakegawa, “Bottom-Gate Zinc Oxide Thin-Film Transistors (ZnO TFTs) for AM-LCDs”, IEEE Transaction on Electron Devices”, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.55, No.11, (2008).

タイトルに関連する用語 (6件)： 室温 ,  プロセス ,  フレキシブル基板 ,  酸化亜鉛薄膜 ,  トランジスタ ,  作製