【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.21】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24AT0054

利用課題名 / Title

2次元半導体材料評価

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions

キーワード / Keywords

ナノシート、ナノリボン/ Nanosheets and nanoribbons,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,ナノシート/ Nanosheet,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,光リソグラフィ/ Photolithgraphy

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)

蓮沼 隆

所属名 / Affiliation

筑波大学数理物質系

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

川井　大介,佐藤　優,松木　武雄

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

杉山　和義

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

AT-006：マスクレス露光装置
AT-023：電子ビーム真空蒸着装置

報告書データ / Report

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

MoS₂やWS₂などの2次元半導体材料をチャネルとするMOSFET作製のため、マスクレス露光装置でのパターニング、EB蒸着装置でのS/D電極材料の堆積を行った。

実験 / Experimental

　MoS₂およびWS₂をチャネルとしたMOSFETの製作を行った。筑波大学内で次のようなサンプルを作製した。抵抗率0.01~0.02ohm・cmのシリコン基板(100)上に厚さ約100nmの熱酸化SiO₂を形成した。表面SiO₂上に単層MoS₂およびWS₂を転写し、一部はチャネル幅、チャネル長、表面積が異なるようパターニングした。MoS₂は筑波大学内でCVD製膜したものであり、WS₂は産業技術総合研究所より提供されたものである。裏面はSiO₂を剥離したのち、シリコン基板上に真空蒸着により厚さ約70nmのAlを形成しバックゲート電極とした。
　産業技術総合研究所でサンプル表面にAZ5214レジストを塗布し、マスクレス露光装置(AT-006)を用いてレジストパターニングを行った。さらに、電子ビーム真空蒸着装置(AT-023)を用いて表面に電極膜として厚さそれぞれ50nmのNiおよびAuを蒸着した。その後、リフトオフによって100µm×100µmの電極を形成した。
　筑波大学内で作製したMOSFETの電気特性評価を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

作製したサンプルの光学顕微鏡像をFig.1に示す。産業技術総合研究所の設備によって設計通りのFETが作製できた。MoS₂を転写したサンプルはMOSFET特性を示した。しかし、WS₂を転写したサンプルはMOSFET特性を示さなかった。S/D電極材料の最適化など、WS₂に適したサンプル作製プロセスの検討が必要である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1　作製したサンプルの光学顕微鏡像

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.

1. 佐藤優, 蓮沼隆, “二次元半導体の界面準位密度評価手法” 第85回応用物理学会秋季学術講演会（新潟）, 令和6年9月20日

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