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J-GLOBAL ID：201502255624448500   整理番号：15A0561626

ウエハースケールの均一性を持つ,原子3個分の厚さの高移動度半導体膜

High-mobility three-atom-thick semiconducting films with wafer-scale homogeneity

著者 (12件)： KANG Kibum (Cornell Univ., New York, USA) ,  HUANG Lujie (Cornell Univ., New York, USA) ,  KIM Cheol-Joo (Cornell Univ., New York, USA) ,  PARK Jiwoong (Cornell Univ., New York, USA) ,  XIE Saien (Cornell Univ., New York, USA) ,  HAN Yimo (Cornell Univ., New York, USA) ,  HUANG Pinshane Y. (Cornell Univ., New York, USA) ,  MULLER David (Cornell Univ., New York, USA) ,  MAK Kin Fai (Kavli Inst. at Cornell for Nanoscale Sci., New York, USA) ,  MULLER David (Kavli Inst. at Cornell for Nanoscale Sci., New York, USA) ,  PARK Jiwoong (Kavli Inst. at Cornell for Nanoscale Sci., New York, USA) ,  MAK Kin Fai (Cornell Univ., New York, USA)
資料名： Nature (London)  (Nature (London))
巻： 520  号： 7549  ページ： 656-660  発行年： 2015年04月30日 
JST資料番号： D0193B  ISSN： 0028-0836  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 短報  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 半導体薄膜の大面積成長は,現代のエレクトロニクスやオプトエレクトロニクスの基礎となっている。膜厚を原子レベル,すなわちサブナノメートルスケールという極限まで薄くすることは,従来の半導体(Si,GaAsなど)では困難な限界だが,極薄フレキシブル・エレクトロニクス,光起電力技術,ディスプレー技術への応用に幅広い恩恵をもたらすと思われる。この目的には,原子3個分の厚さの安定な単層膜を形成できる遷移金属ダイカルコゲナイド(TMD)が,電荷キャリア移動度の高い理想的な半導体材料となる。TMDを絶縁体基板上に大面積成長させることができれば,原子レベルの薄さの高性能トランジスターや光検出器を,膜の転写を行わずに,技術的に妥当なスケールでバッチ製造できるようになる。加えて,TMDの独特な電子バンド構造を利用することによって,そうしたデバイスの機能性(大きな励起子効果,バンドギャップ変調,間接-直接バンドギャップ転移,圧電性,バレートロニクスなど)を向上させる新しい方法が得られる。しかし,空間的均一性と高い電気的性能を持つ単層TMD膜の大面積成長は,未解決の課題である。今回我々は,4インチウエハースケールの高移動度単層二硫化モリブデン(MoS₂)膜と二硫化タングステン膜をSiO₂絶縁体基板に直接成長させ,これらの単層膜が膜全体にわたって優れた空間的均一性を示すことを報告する。こうした単層膜は新しく開発した有機金属化学気相成長法で成長させたものである。得られたMoS₂膜は,電子移動度が室温で30cm²V^-1s^-1,90Kで114cm²V^-1s^-1という良好な電気的性能を示し,そうした性能は位置やチャネル長にほとんど依存しなかった。我々は,こうした単層膜を用いて,高性能単層MoS₂電界効果トランジスターのウエハースケールのバッチ製造(デバイス歩留まり99%)の実証に成功するとともに,三次元回路用の垂直積層トランジスターデバイスの多段階製造の実証にも成功した。今回の成果は,原子レベルの薄さの集積回路の実現に向けての一歩となる。Copyright Nature Publishing Group 2015

シソーラス用語： ウエハ【IC】 ,  *半導体薄膜 ,  電子技術 ,  *硫化モリブデン ,  タングステン化合物 ,  硫化物 ,  *MOCVD ,  キャリア移動度 ,  FET【トランジスタ】 ,  薄膜成長 ,  多層配線 ,  電子移動度 ,  *硫化タングステン
準シソーラス用語： バレートロニクス ,  フレキシブルエレクトロニクス ,  間接型バンドギャップ ,  三原子層 ,  直接型バンドギャップ

分類 (2件)： 半導体薄膜  (BK14040E) ,  トランジスタ  (NC03070N)

タイトルに関連する用語 (7件)： ウエハース ,  ケール ,  均一性 ,  原子 ,  厚さ ,  高移動度 ,  半導体膜