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ビジョン
現在のシリコンベースの半導体テクノロジーでは、数nmのスケールまで微細化を進めると電流が流れにくくなったり、その制御が難しくなるといった問題が生じてきます。この困難を解決できる材料として注目されているのが原子数層の厚みしかない「原子層半導体」と呼ばれる材料です。しかし、従来技術では、電流制御に必要なキャリアドーピングを行う際に、電流の通り道であるチャネルにその流れを妨げる不純物や欠陥が導入されてしまうことが問題となっています。そこで、本研究では、基板分極とのリモート相互作用を利用するという新しいアプローチでこの困難を解決し、半導体デバイスの省エネ化と微細化を両立させることを目指します。
最終用途例
APPLICATION
ロジック半導体やメモリ半導体で2030年代に到来が予想されるサブnmプロセスのチャネルや高速応答光デバイスの受光部として利用可能。
強み
チャネル層へのドーピング。基板分極の効果により原子層半導体へのキャリアドーピングが可能であることを示す結果を得ており、応用物理学会で発表している（https://doi.org/10.11470/jsapmeeting.2020.1.0_3448)
テクノロジー
窒化物半導体上のMoS2やWSe2対し、その自発分極を利用してキャリアドーピングが可能であることを示した。それに伴う光学スペクトルの変化、バレー分極の制御、表面ポテンシャル変調を観測しており、これらの現象が基板分極の向きによって大きく変化することを見だしている。これらの成果について国際学会で５回、国内学会で４回発表を行った。論文は現在執筆中である。表彰などの実績はない。
共同研究仮説
半導体ウェハメーカーと、極性半導体や強誘電体を用いた「原子層レベルで平坦な分極反転構造を有する基板開発」を行う。この技術により、p型、n型を同じ基板上に連続的に作製できるようになるため、CMOSなどのpn接合型デバイスとしての利用が可能となり、用途が大きく広がる。
圧電素子の開発経験のある企業と、極性基板材料に圧力を印加して分極を制御する技術を開発する。分極を制御することで、キャリア量の制御が可能になり、デバイスの制御性が向上する。
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研究者
■経歴
2021年4月-立命館大学理工学部 准教授
2016年4月 – 2021年3月立命館大学 理工学部 助教 (助教)
2011年4月 – 2016年3月京都大学 エネルギー理工学研究所 研究員・ポスドク (研究員)
2009年3月 – 2011年3月千葉大学 先進科学センター 助教
(特任助教(2009年3月31日までは特任研究員))
2008年4月 – 2009年2月京都大学 物質細胞統合拠点 研究員
2008年4月 – 2009年2月京都大学 研究員・ポスドク
(物質細胞統合拠点研究員)京都大学 理学博士(2009年3月）
■代表論文
“Tunable Photoluminescence of Monolayer MoS2 via Chemical Doping “,Shinichiro Mouri, Yuhei Miyauchi, Kazunari Matsuda Nano Lett. 13(12) 5944, (2013).
■URL
