低消費電力フォトトランジスタ向上のためのミストCVD法による高誘電率Al1-xTixOy膜の表面改質

カテゴリ：研究会(論文単位)

論文No：EFM25009

グループ名：【C】電子・情報・システム部門 電子材料研究会

発行日：2025/11/22

タイトル(英語)：Surface Modification of Mist CVD grown High-k Dielectric Al1-xTixOy Films for Enhanced Low-Power Phototransistor

著者名：クドゥス アブドゥル(立命館グローバル・イノベーション研究機構),田村 天琉(立命館大学理工学研究科),上野 啓司(埼玉大学理工学研究科), 白井 肇(埼玉大学理工学研究科),毛利 真一郎(立命館大学理工学研究科)

著者名(英語)： Abdul Kuddus(R-GIRO),Tenryu Tamura(Graduate School of Science and Engineering),Keiji Ueno(Graduate School of Science and Engineering),Hajime Shirai(Graduate School of Science and Engineering),Shinichiro Mouri(Graduate School of Science and Engineering)

キーワード：High-k dielectrics,GaS,Surface engineering,Mist CVD,AlTiO,Phototransistor

要約(日本語)：アモルファス高誘電率（high-κ）ゲート絶縁膜 Al₀.₇₇Ti₀.₂₃Oᵧ（ATO）薄膜に対する表面修飾の効果を報告する。これらの薄膜はミストCVD法により成長させ、水ミスト曝露、超薄膜AlOxパッシベーション、熱処理を組み合わせた表面改質を行った。水ミスト曝露によって–OH基が除去され、Al–O–Tiネットワークが緻密化された。一方、AlOxパッシベーション層は熱安定性を向上させ、リーク電流を抑制した。その結果、表面改質ATOは平滑な表面を示し、大きなバンドギャップ（κ >16, Eg >5.0 eV）を伴う優れた誘電特性と、Al₂O₃およびTiO₂に比べて優れた安定性を示した。さらに、このATO薄膜をGaS紫外光トランジスタのゲート絶縁膜として適用したところ、閾値電圧0.16 Vという低動作電圧とヒステリシスの抑制が実現された。これらの結果は、表面改質ATO薄膜が低消費電力かつ高性能な層状TMD光電子デバイスにおいて極めて有望なゲート絶縁材料であることを明確に示している。

要約(英語)：We report the impact of surface modification of amorphous high-κ gate dielectrics Al0.77Ti0.23Oy (ATO) films grown by mist CVD via water-mist exposure, ultrathin AlOx passivation, and thermal treatment. Water-mist exposure removed –OH groups and densified the Al–O–Ti network, while AlOx passivation enhanced thermal stability and suppressed leakage. Surface-modified ATO exhibited a smooth surface, improved dielectric properties with a large band gap (κ >16, Eg >5.0 eV) and superior stability compared to Al₂O₃ and TiO₂. These ATO films enabled a low threshold voltage (0.16 V) and less hysteresis when applied as gate dielectric in GaS UV phototransistor, revealing strong potential for low-power, high-performance TMD photo devices.

本誌：2025年11月25日-2025年11月26日電子材料研究会

本誌掲載ページ：11-15p

原稿種別：英語

PDFファイルサイズ：772Kバイト