堀田 將 研究室

堀田 將 准教授

応用物理学領域
堀田研究室 堀田 將 准教授

省エネ・省資源・環境負荷削減に貢献する、電子デバイスの低温作製法を開発する

作製温度200℃以下をめざして

シリコン系薄膜トランジスタ(thin film transistor、TFT)は、主に集積回路に用いられる単結晶Si、ディスプレイや太陽電池に用いられる非結晶Si、結晶化Siに大別されます。その作製温度は、単結晶Si-THTの場合は約1000℃、あるいは、結晶化Si-TFTでは、力ラス基板に堆積した非結晶Si膜をレーザ光照射によって結晶化させますが、熱処理温度は600℃以下です。私たちは、電子デバイス作製温度200℃以下を達成し、省エネ化や環境負荷低減に寄与したいと考えています。

結晶化誘発層によるSi薄膜の低温結晶化

安価なガラスやプラスチックを基板として用いるには、結晶化Si-TFTを低温で作製する技術が必要です。しかしながら、500℃以下では、非結晶であるガラス基板に堆積したSi薄膜の結晶化は困難です。そこで私たちは、ガラス基板上にイットリア安定化ジルコニア(YSZ)の結晶性絶縁膜を形成し、この膜を結晶化誘発層として430℃の低温で結晶化Si膜を作製しています。YSZとは、酸化ジルコニウムに酸化イットリアを添加し、ジルコニウムを熱的・化学的に安定化させた酸化物であり、Siとの格子不整合は約5%です。以上の方法で得た結晶化Si膜を透過性電子顕微鏡で観察し、YSG膜がSi結晶の成長を促すことを確認しました。さらなる低温化を図るため、パルスレーザーを用いた室温作製法を検討しています。

環境に優しい材料を用いた酸化Si薄膜の低温作製

トランジスタのゲート絶縁膜に主に用いられる酸化Si薄膜は約1000℃で作製されており、私たちは、酸化Si薄膜に対しても低温作製法を探索しています。 環境に優しいSiオイルとオゾンを含む酸素ガスとを熱分解反応させることで、200℃以下の低温で酸化Si薄膜を作製できます。これを走査型電子顕微鏡で観察し、約100nmの良好な酸化Si膜を確認しましたが、絶縁性を低下させる水分が膜中に含まれており、現在、その除去法を検討しています。

堀田よりMESSAGE

学生の皆さんには、その潜在能力を引き出し、やりがいのある学生生活を過ごしてもらいたいと思っています。そして、この研究室から、一人前の研究者、あるいは技術者として社会へ送り出したいと願っています。

堀田研究室の紹介
(10:31)

省エネ・省資源・環境負荷削減に貢献する、電子デバイスの低温作製法を開発する

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