半導体デバイス内部における電流の通り道を可視化：TRCが表面分析サービスを開始

東レリサーチセンター（TRC）は、半導体デバイスや有機ELなどの積層デバイス内部における電流の通り道を可視化する「表面分析サービス」を始めた。半導体デバイスの性能ばらつきや不良原因の解析などが可能となる。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

積層デバイスの性能ばらつきや不良原因の解析が可能に

　東レリサーチセンター（TRC）は2026年6月、半導体デバイスや有機ELなどの積層デバイス内部における電流の通り道を可視化する「表面分析サービス」を始めた。半導体デバイスの性能ばらつきや不良原因の解析などが可能となる。

　半導体デバイスや有機ELディスプレイ、太陽電池などのデバイスは、電子や正孔といった電荷が、複数の機能層や界面を移動することで動作している。性能に大きく影響するのが、各層内や界面における「電子輸送特性」といわれる電荷の移動しやすさである。ところがこれまでは、各層や界面ごとに電子輸送特性を適切に把握するのが難しかったという。

　そこでTRCは、ガスクラスターイオンビーム（GCIB）を用い、試料表面をナノメートル単位で連続的に削りながら、同一箇所でX線光電子分光（XPS）や、反射電子エネルギー損失分光（REELS）の測定を行う。これによって、積層デバイスの各層と界面の電子状態を解析することに成功した。

　こうした表面分析により、各層と界面ごとの電子エネルギー状態を定量的に可視化することができる。しかも、微小領域の測定が可能なため、実デバイスの分析に用いることができる。測定時のダメージを最小化しており、有機材料を含む積層構造に用いることができる。電子状態と組成・化学状態の相関解析も可能だという。

左はデバイスの積層構造と電子および正孔の移動経路。右はGCIB-XPSとGCIB-REELS測定を組み合わせた分析手順の模式図［クリックで拡大］ 出所：東レリサーチセンター