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2016年5月 1日 (日)

グラフェンの先へ 新材料でトランジスタを開発

2016.04.25 東京工業大学
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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要点
 
・新たな二次元材料・二硫化ハフニウム
 (HfS2)を用いたトランジスタを開発
 した
 
・電流電圧測定でオン/オフ比104の
 トランジスタ動作と、電気二重層ゲート
 構造を用いた高い電流密度を確認した
 
・低消費電力と高速動作を両立させる
 新材料として期待
 
 
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概要
 
 東京工業大学 工学院 電気電子系の
宮本恭幸教授らと理化学研究所、
岡山大学からなる共同研究チームは、
新しい二次元材料である
二硫化ハフニウム(HfS2)を用いた
MOSトランジスタ[用語1]を開発した。
 
 機械的剥離法[用語2]で得られた
数原子層の厚さを持つHfS2薄片を用いた
もので、裏面基板をゲート電極とした
電流電圧特性において良好な飽和特性と
高いオン/オフ比104の電流制御特性を
観測した。
 
 さらにゲート電極として電解質を用いた
電気二重層[用語3]トランジスタ構造
において、駆動電流が裏面ゲートでの
動作時と比較して約1000倍以上に向上し、
チャネル材料としてのHfS2の優れた性質を
示唆する結果を得た。
 
 MOSトランジスタは大規模集積回路
(LSI)を構成する要素素子であり、
情報技術におけるハードウェア部分
における基盤である。
 
 現在その材料に用いられている
シリコンと比較して二次元材料は
極めて薄い(<1 nm)構造での
電流駆動に適しており、将来のLSIへの
導入が期待されている。
 
 HfS2は理論計算より1.2 eVの
バンドギャップ[用語4]と
1,800 cm2/Vsの電子移動度[用語5]が
予測される材料であり、
従来の二次元材料と比較してより高速、
低消費電力での動作に適している。
 
 研究成果は3月1日発行の
Scientific Reportsに掲載された。
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 期待が持てそうな新材料ですね。
 
 まだ実用レベルまでには時間がかかり
そうですが、
 
>HfS2表面を適切に保護するとともに
>電極との接触を改善することで、
>電解質電極と同等の性能を
>固体ゲート絶縁膜を用いて実現し、
>超低消費電力デバイス実現へ向けた
>取り組みを行う。
 
>また、HfS2は他の二次元材料との
>異種材料接合における顕著な量子効果の
>発現が見込まれ、二次元系
>トンネルトランジスタ等への発展的な
>応用も期待される。
 
 何処まで発展出来るのか、まだ不明
ですが期待して待ちましょう。

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