JP2012138451A - グラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る回路装置は、単層または複数層からなるグラフェン膜を利用した回路装置であって、前記回路は、前記グラフェン膜と該グラフェン膜に直接接合する第1の金属電極と該グラフェン膜に直接接合する第2金属電極とを有し、前記第1の金属電極と接合している領域の前記グラフェン膜の90%以上と前記第2の金属電極と接合している領域の前記グラフェン膜の90%以上とが、高濃度のp型または高濃度のn型にドープされていることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
前記グラフェン膜は、前記第1の金属電極と前記第2の金属電極との間に第1導電型のドープ領域を有し、
前記第1の金属電極と接合している領域における前記グラフェン膜の90%以上の領域と、前記第2の金属電極と接合している領域における前記グラフェン膜の90%以上の領域とが、前記第1導電型のドープ領域よりも高濃度の第1導電型または高濃度の第2導電型にドープされていることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置を提供する。
前記第1の金属電極と接合している領域における前記グラフェン膜の90%以上の領域と、前記第2の金属電極と接合している領域における前記グラフェン膜の90%以上の領域とが、高濃度のp型または高濃度のn型にドープされていることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置を提供する。
(1)前記高濃度の第1導電型または高濃度の第2導電型にドープされた領域のドーパント濃度が1013 cm-2以上である。
(2)前記グラフェン膜と直接接触する下地層としての酸化アルミニウム膜が前記グラフェン膜の下部のみに形成されており、前記酸化アルミニウム膜の組成がAl2-xO3+x(x ≧ 0)である。
(3)前記グラフェン膜と前記第1の金属電極との接触抵抗が100Ω以下であり、前記グラフェン膜と前記第2の金属電極との接触抵抗が100Ω以下である。
(4)前記第1導電型がp型またはn型のいずれか一方であり、前記第2導電型がp型またはn型の他方である。
(5)前記回路は電界効果トランジスタであり、前記電界効果トランジスタは、前記グラフェン膜がチャネルであり、前記第1の金属電極がソース電極またはドレイン電極のいずれか一方であり、前記第2の金属電極がソース電極またはドレイン電極の他方であり、ゲート電極がゲート絶縁層を介して前記チャネルに接続されている。
(6)前記回路は電子/光回路であり、前記電子/光回路は、前記グラフェン膜が発光素子または受光素子であり、前記第1の金属電極が正極または負極のいずれか一方であり、前記第2の金属電極が正極または負極の他方である。
(7)上記の電界効果トランジスタを用いて集積化されている電子集積回路装置である。
(8)上記の電子/光回路を用いて集積化されている電子/光集積回路装置である。
(9)上記の電界効果トランジスタおよび上記の電子/光回路を用いて集積化されている電子/光集積回路装置である。
はじめに、グラフェン膜による回路配線を基板上に形成する手順を説明する。図1は、グラフェン膜による回路配線部を基板上に形成する手順例を示す断面模式図である。まず、基板100として、酸化シリコン膜102(例えば、厚さ20〜300 nmの熱酸化膜)が表面に形成されたシリコン単結晶基板101(例えば、2インチ径、厚さ500〜600μm)を用意する。次に、スパッタ法やイオンビーム法、レーザ蒸発法等の気相成長の手法により基板100の表面(酸化シリコン膜102の表面)にコランダム構造の酸化アルミニウム膜103を形成する。
次に、本発明に係る回路装置の1つである電界効果トランジスタの製造手順例を説明する。図2は、本発明に係る回路装置の1例を示す平面模式図である。
次に、本発明に係る回路装置の他の1つの電界効果トランジスタの製造手順例を説明する。図4は、本発明に係る回路装置の他の1例を示す平面模式図である。図5は、図4に示した回路装置の断面模式図である。
次に、本発明に係る回路装置の他の1つである電子/光回路の製造手順例を説明する。図6は、本発明に係る回路装置の更に他の1例を示す平面模式図である。
次に、本発明に係る電界効果トランジスタと電子/光回路とが集積化されている電子/光集積回路装置について説明する。図7は、本発明に係る電子/光集積回路装置の1例を示す斜視模式図である。
103…酸化アルミニウム膜、104…回路配線部となる部分、105…グラフェン膜、
106…回路配線部、201…グラフェンチャネル、202,302…ゲート絶縁層、
203…第1の金属電極、204…第2の金属電極、205…ゲート電極、
206,306…グラフェンチャネルのソース電極接合領域、
207,307---グラフェンチャネルのドレイン電極接合領域、
401…グラフェン受発光素子、402…受発光部、
403…第1の金属電極、404…第2の金属電極、
406…正極接合領域、407…負極接合領域。
Claims (14)
- 単層または複数層からなるグラフェン膜を利用した回路装置であって、
前記回路は、前記グラフェン膜と、該グラフェン膜に直接接合する第1の金属電極と、該グラフェン膜に直接接合する第2金属電極とを有し、
前記グラフェン膜は、前記第1の金属電極と前記第2の金属電極との間に第1導電型のドープ領域を有し、
前記第1の金属電極と接合している領域における前記グラフェン膜の90%以上の領域と、前記第2の金属電極と接合している領域における前記グラフェン膜の90%以上の領域とが、前記第1導電型のドープ領域よりも高濃度の第1導電型または高濃度の第2導電型にドープされていることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置。 - 請求項1に記載のグラフェン膜と金属電極とが電気的接合したデバイスにおいて、
前記高濃度の第1導電型または高濃度の第2導電型にドープされた領域のドーパント濃度が1013 cm-2以上であることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置。 - 請求項1または請求項2に記載のグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置において、
前記グラフェン膜と直接接触する下地層としての酸化アルミニウム膜が前記グラフェン膜の下部のみに形成されており、
前記酸化アルミニウム膜の組成がAl2-xO3+x(x ≧ 0)であることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置。 - 請求項1乃至請求項3に記載のグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置において、
前記グラフェン膜と前記第1の金属電極との接触抵抗が100Ω以下であり、
前記グラフェン膜と前記第2の金属電極との接触抵抗が100Ω以下であることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置において、
前記第1導電型がp型またはn型のいずれか一方であり、前記第2導電型がp型またはn型の他方であることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置において、
前記回路は電界効果トランジスタであり、
前記電界効果トランジスタは、前記グラフェン膜がチャネルであり、前記第1の金属電極がソース電極またはドレイン電極のいずれか一方であり、前記第2の金属電極がソース電極またはドレイン電極の他方であり、ゲート電極がゲート絶縁層を介して前記チャネルに接続されていることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置。 - 単層または複数層からなるグラフェン膜を利用した回路装置であって、
前記回路は、前記グラフェン膜と、該グラフェン膜に直接接合する第1の金属電極と、該グラフェン膜に直接接合する第2金属電極とを有し、
前記第1の金属電極と接合している領域における前記グラフェン膜の90%以上の領域と、前記第2の金属電極と接合している領域における前記グラフェン膜の90%以上の領域とが、高濃度のp型または高濃度のn型にドープされていることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置。 - 請求項7に記載のグラフェン膜と金属電極とが電気的接合したデバイスにおいて、
前記高濃度のp型または高濃度のn型にドープされた領域のドーパント濃度が1013 cm-2以上であることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置。 - 請求項7または請求項8に記載のグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置において、
前記グラフェン膜と直接接触する下地層としての酸化アルミニウム膜が前記グラフェン膜の下部のみに形成されており、
前記酸化アルミニウム膜の組成がAl2-xO3+x(x ≧ 0)であることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置。 - 請求項7乃至請求項9に記載のグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置において、
前記グラフェン膜と前記第1の金属電極との接触抵抗が100Ω以下であり、
前記グラフェン膜と前記第2の金属電極との接触抵抗が100Ω以下であることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置。 - 請求項7乃至請求項10のいずれかに記載のグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置において、
前記回路は電子/光回路であり、
前記電子/光回路は、前記グラフェン膜が発光素子または受光素子であり、前記第1の金属電極が正極または負極のいずれか一方であり、前記第2の金属電極が正極または負極の他方であることを特徴とするグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置。 - 請求項6に記載のグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置を用いて集積化されていることを特徴とする電子集積回路装置。
- 請求項11に記載のグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置を用いて集積化されていることを特徴とする電子/光集積回路装置。
- 請求項6および請求項11に記載のグラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置を用いて集積化されていることを特徴とする電子/光集積回路装置。
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