【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.03】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24UT1067

利用課題名 / Title

２次元材料のウエハースケールインテグレーション

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

MoS2,電子線リソグラフィ/ EB lithography,エレクトロデバイス/ Electronic device,原子層薄膜/ Atomic layer thin film

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

長汐 晃輔

所属名 / Affiliation

東京大学工学系研究科マテリアル工学専攻

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

渥美圭脩

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

澤村智紀

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-503：超高速大面積電子線描画装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

2インチc面サファイア基板上でのMOCVDによるMoS₂配向成長の移動度向上に期待がもたれる．我々は，成膜温度T_g = 975℃の配向成長膜をSiO₂/Si基板に転写したデバイスにより，低温において移動度が増加するフォノン散乱律速的振る舞いを観測した．配向成長による粒界散乱の抑制が期待されるが，室温における移動度は，粉末CVD成長による単結晶が示す値より依然として低い．移動度向上のための成膜条件最適化に向け，粒界を含む連続膜デバイスと，単一粒デバイスの特性比較が必要である．MOCVD法による単一粒のサイズは一般に100 nm以下でありデバイス作製が困難なため，単一粒デバイス評価の報告はない．本研究ではEB描画により作製したMOCVD単一粒デバイスの作製とその特性評価について検討した．

実験 / Experimental

MoS₂単一粒をサファイア基板からSiO₂/Si基板へ転写し，EB描画により図(左)のような単一粒デバイスを作製した．

結果と考察 / Results and Discussion

図2に示す単一粒デバイスのI_d-V_g特性曲線には揺らぎが見られ，2端子移動度は0.7 cm²/Vsであった．一方，図1に示すMOCVD連続膜により作製したFET群は，～20 cm²/Vsの2端子移動度を示した．図3にTransfer Length法(TLM)として，連続膜デバイスにおける2端子抵抗値R_totを，チャネル幅Wで規格化しチャネル長ごとにプロットした．単一粒デバイスの2端子抵抗は，外挿した連続膜デバイスの値よりも大きい．配向成長連続膜は粒界により抵抗値が大きくなりうることを考慮すると，予想に反する結果である．　最近，コンタクト長L_cが20 nmを下回り始めると，コンタクト抵抗によりデバイス特性が劣化することが報告された．図3においてTLM法により見積もられた連続膜での伝送長L_T は825 nmであり，単一粒デバイスのコンタクト長L_c より明らかに長い．TLM法の外挿は，チャネル長が2 ～ 100 μmのデバイス測定結果に基づくため，見積もられたL_T値の誤差は大きいと予想されるが，単一粒デバイスの特性はコンタクト抵抗に支配的な影響を受けたと考えられる．極小単一粒を評価するためには，L_c > L_Tとなるようコンタクト抵抗率の低減が求められる．

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1 単一粒FETと連続膜で作製したFET．図2 単一粒デバイスのI_d-V_g特性曲線．図3 TLM法による伝送長L_Tの見積もり．

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件