成果報告書詳細
管理番号20100000001759
タイトル平成18年度-平成21年度成果報告書 平成18年度第1回採択産業技術研究助成事業 06A12203d アモルファス酸化物薄膜トランジスタの欠陥構造解析と高性能化による実用化研究 平成21年度最終
公開日2011/1/8
報告書年度2006 - 2009
委託先名国立大学法人東京工業大学神谷利夫
プロジェクト番号P00041
部署名研究開発推進部
和文要約1. RFスパッタリング装置によりa-IGZO薄膜を作製し、熱処理効果を調べた。200oC以下の熱処理ではTFTの閾値電圧が大きく負に動くことを確認した。これは、スパッタリング膜では、まだ多くのドナーが深い欠陥によって相殺されていることを示唆した。
2. 一定光電流法により、このような負の閾値電圧シフトは、深い欠陥準位の変化によるものではないことを確認した。
3. a-IGZO薄膜堆積極初期の薄膜成長挙動を調べた。数nmの厚さですでに平坦な連続膜となっていたが、7 nm以下の膜厚ではTFT移動度が大きく低下した。このTFT移動度の減少は、極薄膜ではドナー密度が大きく減少するためであった。
4. A-IGZO TFTのI-V特性とC-V特性を組み合わせて解析することで、非ドープa-IGZO薄膜の移動度-キャリア密度依存性を明らかにし、パーコレーションモデルで説明できることを確認した。
5. 光照射下におけるa-IGZO薄膜、TFTの応答を調べ、数千秒にわたる応答があること、それが0.9 eV程度の活性化エネルギーを持つ準安定状態の形成に関係することを見出した。
6. TFTの劣化挙動のチャネル厚依存性を調べることにより、非熱処理TFTではチャネルバルク内の欠陥形成が、熱処理TFTではチャネル-絶縁体界面あるいはバックチャネル表面での欠陥形成が劣化に主に寄与していることを見出した。
7. 第一原理計算により、酸素欠損以外の欠陥の生成エネルギー分布および、電子構造を明らかにした。
英文要約1. Effects of thermal annealing were investigated on RF-sputtered a-IGZO TFTs. It was found that low temperature annealing at < 200oC resulted in large negative Vth shift, suggesting that the sputtered films had deep compensated defects.
2. Growth dynamics at the initial growth stage was examined for a-IGZO films. Only several nm thick a-IGZO was already a flat continuous film, but TFT mobility was decreased significantly for the channel thickness’ < 7 nm. It was found that it is due to difficulty in doping to such very thin films.
3. By combining I-V and C-V characteristics of TFTs, intrinsic mobility - carrier concentration relation was extracted for a-IGZO. It was also found that the result is explained well by classical percolation conduction model.
4. Photoresponses were examined for a-IGZO films and TFTs. It revealed that a-IGZO has large mobility-lifetime products, and also exhibits very slow response with time constants > 103 seconds.
5. From channel thickness dependence of TFT instability, it was found that the instability is attributed to creation of shallow traps in the channel bulk region for unannealed TFTs, while to creation of deep traps at the interface for annealed TFTs.
6. Electronic states and formation energies of several kinds of defects in a-IGZO were calculated by first-principles calculations.
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