グラフェン状物質h-BCNをチャネルとしたFETにおける電気伝導特性ばらつきの統計的解析

摘要

IoT社会の発展のためには、高速な情報処理を可能にする電界効果型トランジスタ（FET）の性能向上が不可欠である。従来のムーアの法則に従った微細化による性能向上は限界を向かえつつあるが、その打開策の一つとして新材料の模索がなされており、中でもグラフェン等の二次元原子膜を用いたFETが、優れたゲートスイッチングへの期待から注目を集めている。グラフェンはその電子移動度の高さからFETのチャネル材料として注目されている一方で、バンドギャップがないため電流のオンオフ比が小さいという欠点がある。これに対する解決策として、h-BNとグラフェンを混在させたグラフェン状物質である新材料h-BCNにより適度なバンドギャップを作り出す事が期待されている。これまで、図1に示すようなh-BC6Nを始めとする様々な原子配置を持つh-BCNの電子状態についての理論解析から、B:N:Cの原子数の比率によって異なるバンドギャップを持つことが報告され、特にB:N:C=1:1:6の場合に1 eV程度のバンドギャップが得られる事が分かっている。しかしながら、この原子数比率においても様々な原子配置が考えられる（図1参照）一方で、これらの原子の配置の仕方が、そのh-BCNをチャネルとしたFETの特性にどのような影響を与えるかについては十分明らかにされていない。