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DrAmvoltage m 囲6‑20 nc‑GaN/a‑AtN/ITO構造の
nc‑GaN TFTのIds‑V.s特性
(ゲート･ソース電圧蛙10‑20V, 2 V開院)
よびしきい値電圧はそれぞれ約o.4 cm2N･sおよび約14Vであった.し
きい値電圧は熱アニールしたnc‑GaN mやa̲Si:H TFTに比べて非常に大
きな値であった｡このようにⅤ仙が大 きく, Ids‑Vgs掛性において飽和する 傾向がみられない理由の一つとし
て､ ITO電極およびa‑AIN絶縁膜の表 面ラフネスが考えられるo AFM観察 によるITO電極およびa‑AIN絶縁膜の 表面ラフネスはそれぞれ約15nmおよ び20nmであった｡一方表面研磨され ている結晶si基板上に作製したsiO2 絶縁膜のラフネスは5nm以下であ
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Gate Voltage (Ⅴ)
図6‑21 =c‑GaN TFTのtds‑V 特性
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り,平坦性が確保されている｡伝導チャネルとなる絶縁膜表面のラフネスが大きい場合,ゲート電圧
が活性層に均一に印加されず,さらに局所的に高電界となり絶縁破壊を生じやすくなるoまた,その
ラフネスによってチャネル長が伸び,ドレイン電流を低下させる原因となる｡しかし,チャネルの平坦性の面で劣っているにもかかわらず,移動度は熱処理を行わない状態でも熱アニールしたnc‑GaN
TFTおよびa̲si:HTFrと同等な約0.5cm2rv･sを得た.この結果は, siO2に比べa‑AIN上にnc‑GaNを堆 積させたほうが伝導チャネルの膜質の改善において有効であることを示している｡ a‑AINを絶縁層に 用いることにより300oC程度の低温プロセスにおいて透明mのトランジスタ特性をここまで向上させることに成功した｡この結果は,低コスト化を進める上で非常に有効であると考えられるo
6‑6 結言
本章では,活性層にnc‑GaN薄膜を用いたTFTの動作特性を検討した｡
nc‑GaN/SiO2/n･ si構造のボトムゲート型TFTにおいて､基板温度300oC,投入電力60 Wで作製し,
800oCアニール処理を行ったnc‑GaN TFTにおいて最適化ができた｡その特性は,移動度‑o･3 cm2N･s､
スイッチング比>105およびしきい値電圧>5 Vを得たo実際に実用化されているa‑Si:HTFTの特性
は､一般に移動度‑o.5
cm2N･s,スイッチング比>106およびしきい値電圧‑2Vといわれるoこのa‑si:HTFTと最適化されたnc‑GaN mを比較すると,しきい値電圧を除き移動度およびスイッチング 比においてはほぼ同等の特性であった｡さらに, a‑Si‥=mやpoly‑SiTFTで問題となる高温下や可視 光照射下においても,安定した動作が得られることを見いだした｡また光照射下のTFT測定におい
て, 400nm以上の長波長光額域では感度がほとんどなく, 400nm以下の短波長蘭域ではオフ電流が大 幅に変化し,大きな光感度を有することを示したo光学フィルタを用いる必要のなく,可視光の影響
を受けない紫外線センサーヘの応用も実現できる可能性を示した｡
Aua‑SiO2/nc‑GaN構造のトップゲート型TFTにおいて､熱アニール処理を必要とせずに19 cm2N･sの 高い移動度が得られた｡ボトムゲート型に比べトップゲート型の伝導チャネルは膜質の良い自由表面
にあたり,シリーズ抵抗も低下することにより,低温プロセスのみでも特性が向上したと考えられ る.また, a‑AIN薄膜をゲート絶縁膜に利用したncIGaN/a‑AINnTO構造ボトムゲート型の透明TFTを
試作したo移動度は熱処理したnc‑GaN TFTおよびa‑si:H TFrと同等の0.4 cm2Ⅳ･sまで向上させるこ
･とができ､低温プロセスによって実用化レベルの可能性を有するnc‑GaN TFTの作製方法を開発するこ とができた｡
参考文献
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[2]G. Ganguly I. Sakata and A. Matsuda. J. Non‑Cryst･ Solids, Vol･ 198‑200, p･300 (1996)･
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