東工大,塗布でできる透明p型アモルファス半導体を開発

東京工業大学の研究グループは,これまで実現できなかった液相から合成でき,高い移動度を持つ透明p型のアモルファス半導体の設計指針を考案,Cu-Sn-I系半導体で初めて実現した(ニュースリリース)。

ディスプレーへの応用には均質で大面積の薄膜が容易に作製できるアモルファス半導体が適している。しかしながら,アモルファスの半導体は電子や正孔が動きにくいため,高精細な液晶ディスプレーや有機ELディスプレーの駆動には適用できなかった。

研究グループが創出したIGZOに代表される透明n型アモルファス半導体(TAOS)は、アモルファスでも電子の動きやすさが結晶と比べても低下しないように設計したもので,現在では様々なディスプレーの画面の駆動に使われている。しかしながら,p型半導体では同様の機能を持った半導体は実現していなかった。

3eV以上のバンドギャップを持つ透明物質で正孔が伝導キャリアとなるp型半導体は稀。研究グループは今回,化学結合と構成イオンの軌道の広がりを基に,新たな物質設計指針を考案した。Cu(銅)-Sn(スズ)-I(ヨウ素)という3成分系に着目,原料を溶媒に溶かし,室温で塗布することで,6~9cm2/Vsという大きな移動度を持つ透明p型アモルファス半導体の薄膜が得られた。

この移動度は,n型アモルファス酸化物半導体のIGZOに迫るもの。低温で溶液を原料に用いて簡単に成膜でき,しかも結晶薄膜と遜色ない電気特性の透明p型アモルファスが初めて実現したことになる。

これを用いれば,プラスチック基板上に透明pn接合が容易に形成できるので,曲がる透明な電子回路開発に道が拓ける。今回,物質設計指針が確立したことから,多くの元素の組み合わせでの活用が広がり,透明n型アモルファス酸化物半導体(TAOS)に匹敵する,新しい物質群の創製が期待されるとしている。

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