2019 年 12 ⽉ 6 ⽇

薄膜材料デバイス研究会 第 16 回研究集会開催報告

第 16 回研究集会実⾏委員⻑

市川和典

はじめに薄膜材料デバイス研究会第 16 回研究集会を、2019 年 11 ⽉ 8 ⽇（⾦）〜11 ⽉ 9 ⽇（⼟）の⽇程で、⿓⾕⼤学響都ホール校友会館で開催した。今回の研究集会は「新時代に向けた薄膜材料のデバイス技術」をテーマとし、この研究会のテーマである薄膜材料デバイスにスポットを当てたプログラムを⽤意した。酸化物半導体、窒化半導体、Si、有機、光デバイスなどの各分野から、第⼀線で活躍中の先⽣⽅に招待講演、チュートリアル講演をお願いした。
⼀般講演については、例年同様、材料・プロセス・デバイスなど薄膜に関係するすべての研究を対象とした。今回は企業展⽰の⽅を含めて 110 名の⽅に参加いただいた。
招待講演として 8 名の先⽣⽅にご講演いただいた。チュートリアルセッションでは、初⽇午前に TFT の歴史と最新技術に関する講演を奈良先端⼤の浦岡⾏治先⽣から、⼆⽇⽬午前に⾯発光レーザフォトニクスに関する講演を東京⼯業⼤学の⼩⼭⼆三夫から、それぞれいただいた。初⽇の招待講演では、アモルファス酸化物半導体について東京⼯業⼤学の井⼿啓介先⽣から、パワーデバイス応⽤について富⼠電機株式会社の上野勝典様から、有機半導体レーザについて東北⼤学の⾕垣勝⼰先⽣からそれぞれご講演をいただいた。また、ランプセッ
ションでは、45 年間の研究⽣活を振り返り新しいアイディアを得たきっかけについて、東京⼯業⼤学名誉教授の⽯原宏先⽣からご講演をいただいた。⼆⽇⽬の招待講演では、⾯発光レーザー（VCSEL）の産業応⽤についてリコー株式会社の佐藤俊⼀様から、深紫外発光制御デバイスについて情報通信研究機構の井上振⼀郎様からそれぞれご講演をいただいた。
⼀般講演としては、30 件のポスター発表も含む、39 件の発表があった。⼀般講演の中にも、デバイス関連の研究に関する発表が多くみられ、新たな薄膜材料のデバイス技術の展開を、多⾓的に議論できる研究集会となった。⼀般講演の中から、特に優れた発表に対して、ベストペーパーアワード 1 件とスチューデントアワード 5 件を選定した。
なお、今回の研究集会では、公益財団法⼈ 中部電気利⽤基礎研究振興財団からの助成⾦と、9 社の協賛企業からのご協⼒があった。この場をもって御礼申し上げたい。

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チュートリアル（初⽇）チュートリアルは初⽇と 2 ⽇⽬で 2 件⾏われた。初⽇は奈良先端科学技術⼤学院⼤学の浦岡⾏治先⽣による「TFT の歴史と最新技術」でした。
真空管からトランジスタまでの歴史の中でのTFT から、その市場応⽤、最新技術、と縦断的に紹介されました。さらに横断的に現在主流となっている結晶 Si-TFT と酸化物系 TFT を取り上げました。結晶 Si-TFT に関してはすでに市場応⽤さ

図 1.浦岡先⽣のご講演の様⼦れているエキシマレーザー結晶化法から、現在研究段階中の cw レーザーアニール法の現状を紹介され、酸化物系については組成⽐による特性への影響や、酸化物膜の新しい形成⽅法まで紹介されました。

オーラルセッション１「酸化物デバイス」というセッションタイトル
にて、まず、招待講演として、東京⼯業⼤学の井⼿啓介先⽣より、「アモルファス酸化物半導体を⽤いた新規デバイスの開拓」と題してご講演をいただいた。IGZO がメインのご講演であり前半部分では、歴史などの基礎をまずは紹介していただ
き、後半部分では現在の IGZO-TFT の構造やホットキャリアの影響など研究者にとって知りたい

図 2.井⼿先⽣のご講演の様⼦情報が満載であるご講演であった。
そのあと、⼀般講演として、⾼知⼯科⼤学の森海⽒より、「酸化アルミニウムゲート絶縁膜による In-Ga-Zn-O 薄膜トランジスタの⽑低温形成」と題して講演をいただいた。複雑なプロセスでは無く、アルゴンと酸素と⽔素の混合ガスによりスパッタすることで低温合成が容易に⾏えるという内容であった。最後に、やはり⼀般講演として、北海道⼤学の梁⾖⾖⽒より、「アモルファス SnO2 透明薄膜トランジスタの熱電能電解変調」と題して英語での講演をしていただいた。SnO2 薄膜トランジスタの⼊出⼒特性の評価から熱電能を評価している内容であった。森⽒、梁⽒の両講演はスチューデントアワードとして表彰された。

オーラルセッション２「エネルギー・パワーエレクトロニクス」というセッションタイトルにて、まず、招待講演として、富⼠電機株式会社の上野勝典様より、「パワーデバイス応⽤のため GaN 基板上MOS 特性」と題してご講演をいただいた。パワーデバイスの応⽤の背景や動作の基本の理-2-論からはじまり、最新の GaN の研究の内容まで、充実したご講演であった。そのあと、⼀般講演として、松江⼯業⾼等専⾨学校の森岡凛久⽒より、「グラフェンの合成技術を応⽤した新規 Ni 炭化物半導体の作製とショットキーバリアダイオード特性評価」と題して講演をいただいた。炭素が固溶する Ni に炭素を閉じ込めことを応⽤したものであり、様々な⾓度からショットキーダイオードを評価しているご図 3.上野様のご講演の様⼦講演であった。

オーラルセッション３
オーラルセッション 3「有機デバイス」では、まず、東北⼤学の⾕垣勝⼰先⽣より、「電流駆動有機半導体レーザーの実現に向けて」という題⽬で招待講演をいただいた。GaP などの無機の半導体レーザーが主流である中で、有機半導体レーザーの発光効率が⾶躍的な向上が⾒られているなど、現在の有機半導体レーザーについて詳しくご講演いただいた。その中でレーザーの構造は TFT に近く本研究会の参加者にもなじみ深く、参加者も分かりやすい内容で図 4.⾕垣先⽣のご講演の様⼦あった。その後、⼀般公演として神⼾⼤学の濱野凌⽒より、「フルオロベンゼンチオールを電極表⾯に修飾した有機薄膜トランジスタ」と題してご講演をいただいた。フルオロベンゼ
ンチオールによる電極表⾯処理が有機トランジスタの特性に与える影響についてのご講演だった。フルオロベンゼンチオールはしきい値電圧には影響を与えず、コンタクト抵抗に影響を与えることが分かった。このご講演はスチューデントアワードとして表彰された。

ランプセッション
初⽇⼣刻には、会場を変え、ランプセッションが⾏われた。⼀つ⽬の講演は、東京⼯業⼤学・⽯原宏名誉教授による「45 年間の研究⽣活を振り返って –新しいアイデアを得たきっかけ-」という題⽬での 1時間の招待講演であった。⽯原先⽣が学⽣時代に携わられた実験内容と初めて書かれた学術論⽂から歴代の研究テーマ・成果についてのご紹介があり、最後にまとめとして、45 年間の研究⽣活で得てこら図 5.⽯原先⽣のご講演の様⼦れた研究に対する⼼得、姿勢についてお話しくださった。また、質疑応答時には社会⼈ 2 名-3-

に加えて学⽣からも質問が出るなど、活発な質疑が⾏われた。続いて、千葉⼤学・酒井正俊准教授と⼤阪府⽴⼤学・阿部駿⼈⽒からそれぞれ 2 件の講演があり、OTFT や有機トランジスタに関する最新の研究成果について報告された。これらの場合も、複数名から質問があり、活発な議論が⾏われた。盛会のうちにランプセッションを終えることができた。阿部⽒のご講演はベストペーパーアワードとして表彰された。

チュートリアル（⼆⽇⽇）⼆⽇⽬午前のチュートリアルは、東京⼯業⼤学⼩
⼭⼆三男教授による「⾯発光レーザフォトニクスの進展」という題⽬での 1 時間のご講演であった。近年の⾯発光レーザーの様々な製品への応⽤と実⽤化、なぜ⾯発光レーザーなのかという背景から、現在の研究開発の現状、最新の成果の照会と、濃密な極めて有益な内容であった。⾯発光レーザーに関する情報を収集するのに⾮常に適したご講演であっ図 6.⼩⼭先⽣のご講演の様⼦た。ご講演後は、会場から計 3 件の質問があり、⾯発光レーザーの更なる今後の展開や現在の課題について詳しく回答があった。

オーラルセッション４
オーラルセッション４：薄膜デバイスでは 3 件の⼀般講演があった。
出光興産株式会社の稲留⽒より「Cu(In,Ga)(Se,S)2 薄膜太陽電池へのアルカリ処理の効果」というタイトルで講演頂いた。近年の CIS 系太陽電池の変換効率向上においてアルカリ処理の有効性が報告されており、Na,K,Rb,Cs それぞれの効果をキャリア密度、PL 寿命などの観点から⽐較を⾏い、Cs 処理が特性改善に最も効果的であることが報告された。
島根⼤学の平末⽒より「µCLBS 結晶 Si 帯への薄膜トランジスタ形成と特性評価」とのタイトルで講演頂いた。マイクロシェブロンレーザービーム⾛査法によって形成された Si 帯上に作製した TFT の特性について報告された。レーザー照射のみでは特性にばらつきがあったものの、ポストアニール処理を施すことにより特性の均⼀性が向上した。結晶の⽅位や歪が特性のばらつきの原因になっていることが指摘された。このご講演はスチューデントアワードとして表彰された。
北海道⼤学の須郷⽒より「バンド絶縁体 SrTiO3−モット絶縁体 LaTiO3 全率固溶体エピタキシャル薄膜の熱電特性」について報告された。PLD 法により La 置換量(x)を 0.01~1 の広い領域で変化させた Sr1-xLaxTiO3 薄膜を作製し、キャリア濃度、Hall 移動度、熱電能、キャリア有効質量などを詳細に調査した。低置換領域において Power Factor が⼤きくなること、また、x ~0.5、~0.7 において Hall 移動度、キャリア有効質量にとびが⽣じることが報告された。このご講演はスチューデントアワードとして表彰された。
-4-オーラルセッション５「光デバイス」というセッションタイトルにて、まず、招待講演として、株式会社リコーの佐藤俊⼀様より、「⾯発光レーザ（VCSEL）の産業応⽤」と題してご講演をいただいた。前半部分の動作原理や作製⽅法のわかりやすい説明とともに、後半部分の産業応⽤とくにレーザプリンタ⽤ VCSEL アレイやスマートフォンや LIDAR（Light Detection and Ranging）に⽤いられる三次元計測応⽤の紹介は、VCSEL についての知識を整理するのにおおいに役に⽴った。そのあと、やはり招待講演として、情報通信研究機構の井上振⼀郎様より、「ナノ光構造技術を⽤いた深紫外発光・制御デバイスの⾼機能化」と題してご講演をいただいた。
深紫外技術は新しい技術でさまざまな応⽤が考えられ、現在の最⼤の課題のひとつは光取り出し効率であって、それを改善するナノ光構造技術を紹介していただき、将来の可能性について理解できた。

図 7.佐藤様のご講演の様⼦

図 8.井上様のご講演の様⼦

ポスターセッション
ポスターセッションは、研究集会初⽇の 16:2018:00 および⼆⽇⽬の 13:00-14:40 に開催された。
セッションの冒頭にはポスター講演者による１分間のショートプレゼンテーションが⾏われ、その後、⼀般⼝頭講演者及び招待講演者を含めた 45 件のポスター発表が⾏われた。ポスター講演では、シリコン、IGZO、有機半導体を⽤いた
TFT の⾼性能化に向けたプロセス改善や特性解析・制御に加えて、新たな酸化物や窒化物材料の図 9.ポスターセッションの様⼦開発や物性評価、熱電変換素⼦、メモリ素⼦、化合物太陽電池、有機 EL、ガスセンサ、ダイオード等の薄膜デバイス応⽤等、多岐に渡る研究報告が⾏われた。ショートプレゼンテー
ションは何れも要点が抑えられた形で⾏われ、ポスター討論では学⽣同⼠でも活発に意⾒交換が⾏われていた。この様な異分野間での議論は研究知⾒を広めるうえで有益であり、意⾒交換や情報共有の場として、今後も多くの皆様の参加や投稿を期待したい。
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アワード
⼀般講演者の中から、次の 6 件の講演がアワードに選ばれた。アワード選定にあたり、研究会全参加者による投票を⾏い、得票数上位の講演から組織委員の合議によってアワード受賞講演を選定した。
図 10.アワード受賞者

ベストペーパーアワード（1 件）➊阿部駿⼈, 永瀬隆, ⼩林隆史, 内藤裕義

「塗布型有機フローティングゲートトランジスタの光メモリ機能とイメージセンサ応⽤に向けた性能評価」
スチューデントアワード（5 件）➊平末 充紀, 葉⽂昌, ⼟屋 敏章「µCLBS 結晶 Si 帯への薄膜トランジスタ形成と特性評価」➋森海, 是友⼤地, 河野守哉, 古⽥守「酸化アルミニウムゲート絶縁膜による In-Ga-Zn-O 薄膜トランジスタの低温作製」➌梁 ⾖⾖, 張 ⾬橋, ジョ・ヘジュン, 太⽥裕道
「アモルファス SnO2 透明薄膜トランジスタの熱電能電界変調」➍濱野 凌, 藤⽥ 宏樹, ⽊村 由⻫, 服部 吉晃, 北村 雅季「フルオロベンゼンチオールを電極表⾯に修飾した有機薄膜トランジスタ」❺須郷 堅雄, 張 ⾬橋, ジョ・ヘジュン, 太⽥ 裕道「バンド絶縁体 SrTiO3−モット絶縁体 LaTiO3 全率固溶体エピタキシャル薄膜の熱電特性」（順不同、敬称略）

広告展⽰
アイアールシー（株）、アルバックテクノ（株）、テクノリサーチ（株）、（株）豊島製作所、ピエゾパーツ（株）の出展と（株）アイリン真空、（株）スプリード、（株）島津製作所および前⽥印刷（株）の広告を得て、今回も盛況な展⽰広告を開催することができた。
ポスターセッション、セッションの間の休憩やお昼休みには、多くの参加者からの問い合わせや技術に関する質問など活発な議論がなされていた。また 1 ⽇⽬の午後には製品の宣伝をいただき、多くの参加者が聞き⼊った。企業の皆様からは、たいへん近い距離で様々な要望を聞くことができて有意義であったこと、また参加者からは、⾃分の使っている装置上の問題点について相談に乗っていただき、対処法まで伝授していただき嬉しかったという声を聞くことができた。今回のご出展、ご広告が営業活動に⼤きく貢献できることを期待したい。ご参加いただいた全企業の皆様に⼼より感謝申し上げる。
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