レーザMBE法による強誘電体・強磁性体人工格子の創成と新規メモリ素子化研究

利用激光MBE方法创建铁电/铁磁人工晶格并研究新型存储器件

• 批准号: 09750357
• 负责人: 田畑 仁
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750357/
• 关键词: 強誘電体; 強磁性体; 人工格子; ペロブスカイト; レーザーMBE; メモリ素子; 機能調和材料; 構造相転移

生体の持つ五感を越える高感度を持ち、あるいは生体が感ずることのできない情報(磁場、赤外線等)を検出可能な、“超五感センサ"。また脳機能の持つ、しなやかな情報処理、可塑性、適応学習機能を目指した“脳型メモリ"。これらの実現に向けて、単一機能ではなく、異なる幾つかの機能を調和・融合した、機能調和人工格子の開発を実施した。特にメモリ機能を有する強誘電体および強磁性体を中心とし、可視および紫外に優れた光伝導機能を有する有機物や酸化物半導体等を原子・分子スケールで組み合わせた機能調和人工格子やヘテロ構造素子を創成した。これにより、外部からの情報(例えば光情報)が、双極子分極→格子歪み→スピン状態→電気伝導と、様々な物理量に形を変えて伝達する、新しい素子材料が可能となった。これは、生体機能が備える、信号認識→伝達→記憶に相当するものである。具体的な研究成果の1つは、可視域に優れた吸収特性をもち、高効率な光伝導特性を有する有機物質(銅フタロシアニン:CuPc)と、大きな分極特性を持つ無機強誘電体(BaTiO_3)、さらに強磁性半導体である((La,Sr)MnO_3)のへテロ人工格子である。光照射により有機層の実効的な抵抗が減少することにより、強誘電体中の残留分極特性が変化する。強誘電体層は、トランジスタ構造のゲート部を担っているため、この変化に対応して強磁性半導体の電気伝導性が、電解効果により変化する。このようにして、光の情報を双極子分極情報として蓄え、伝導性変化の情報として取り出す、という光→分極→伝導の伝達が可能であることを示すことができた。これは光情報が直接分極情報として蓄えられたことを意味しており、熱による相転移現象を利用していた従来のMO(光磁気)ディスクに対して、本素子は文字通り、直接型光メモリの初めての例であといえる。

一种“超五感官传感器”，具有高灵敏度，超出了活体的五种感官，或者可以检测到生物无法感觉到的信息（磁场，红外射线等）。它还旨在提供具有大脑功能的灵活信息处理，可塑性和自适应学习功能。为了实现这些努力，我们开发了一个功能协调的人工晶格，该晶格可以协调并结合几个不同的功能，而不是单个功能。尤其是，已经创建了功能性和谐的人工晶格和异质结构元素，在这种元素中，有机物和氧化物半导体具有出色的光导率，例如具有记忆功能的有机物和氧化物元素，在原子和分子尺度上已合并，例如有机物和氧化物半导体，具有出色的光电导率。这使得可以从偶极极化→晶格扭曲→自旋状态→各种物理量的电导传导中从外部传输信息（例如光学信息）。这对应于信号识别→传输→生物学功能所具有的记忆。一个具体的研究发现是有机材料（铜邻苯丙氨酸：CUPC）的杂型晶格，具有出色的吸收特性，可见范围内具有出色的吸收特性，并且具有高效的光导能特性，一种无机铁电（BATIO_3），具有较大的极化特性，较大的偏光性能，以及效能电磁符号符号仪（ferromagnetic emicondactor）（la）（​​la）（​​la）。光照射降低了有机层的有效抗性，从而改变了铁电中的残余极化特性。由于铁电层充当晶体管结构的栅极部分，因此由于电解效应而导致的，铁电磁半导体的电导率会因这种变化而变化。这样，可以证明光→极化→传导传输，其中光信息作为偶极偏振信息存储并提取为有关电导率变化的信息。这意味着将光学信息存储为直接极化信息，并且与使用热诱导的相变现象的常规MO（磁光：光：光学）磁盘相比，该元素实际上是直接光学记忆的第一个示例。

项目成果

S.Hontsu: "Formation of c-Axis Oriented YBa_2Cu_3O_<7-y>Thin Film on Amorphous Substrates with A1(111)Buffer Layer" Jpn.J.Appl.Phys.37. 4358-4361 (1998)

S.Hontsu：“在具有A1(111)缓冲层的非晶衬底上形成c轴取向的YBa_2Cu_3O_<7-y>薄膜”Jpn.J.Appl.Phys.37。

H.Tabata: "Formation of Ultra Smooth Bi-based Ferroelectric Films And their Size Effect on Dielectric Constant" Mate.Res.Soc.Proc.493. 105-110 (1998)

H.Tabata：“超光滑双基铁电薄膜的形成及其尺寸对介电常数的影响”Mate.Res.Soc.Proc.493。

H.Tabata: "Di/Ferroelectric Properties of Bithmus Base Layered Ferriekectric Films for Application on Nonvolatile Memories" IEICE TRANS ELECTRONICS(電子情報通信学会 英文論文誌C). E81-C. 566-571 (1998)

H.Tabata：“Bithmus 基层状铁电薄膜在非易失性存储器上的应用”IEICE TRANS ELECTRONICS（IEICE 英文期刊 C）（1998 年）。

T.Yanagiata: "AFM Observation of the lnitial Growth Stage and the Ferroelectric Properties of Bi2VO5.5 Fims on SrTiO3(100), Si(100) Substrates." Jpn.J.Appl.Phys.36. 5917-5920. (1997)

T.Yanagiata：“AFM 观察 SrTiO3(100)、Si(100) 基板上 Bi2VO5.5 薄膜的初始生长阶段和铁电性能。”

H.Tabata: "Dielectric Properties of Strained (St, Ca)TiO_3/(Ba,Sr)TiO_3 Artificial Lattices" Appl.Phys.Lett.70. 321-323 (1997)

H.Tabata：“应变 (St, Ca)TiO_3/(Ba,Sr)TiO_3 人工晶格的介电性能”Appl.Phys.Lett.70。