ゾルーゲル法によるYMnO＿3強誘電体薄膜の作製と特性評価

溶胶-凝胶法制备YMnO_3铁电薄膜及性能评价

• 批准号: 09750755
• 负责人: 忠永 清治
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Osaka Prefecture 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-09750755/
• 关键词: 不揮発性メモリー; 強誘電体薄膜; ジエタノールアミン; リ-ク電流; 結晶化温度

MFS型(金属-強誘電体-半導体)不揮発性メモリーへ応用できると考えられる、YMnO_3系複合酸化物薄膜をゾル-ゲル法によって作製し、その結晶化温度の低温化、誘電特性を評価した。YMnO_3系強誘電体薄膜を作製する際の出発原料として、酢酸イットリウム、酢酸マンガン、溶媒として2-エトキシエタノール、添加剤としてジエタノールアミンを用いた場合に、約100〜500nmの膜厚を持つ均質な薄膜が得られることを見い出した。また、これらの出発原料を混合して作製した溶液でコーティングを行った場合には、900℃以上の熱処理で単相のYMnO_3が作製できるのに対し、出発原料を還流し、イットリウムおよびマンガンのアルコキシドを生成させてからコーティングを行うと、結晶化温度が低下し、800℃の熱処理で単相が得られることがわかった。走査型電子顕微鏡により表面の組織を観察したところ、粒子が大きく成長し、その粒子間に数十nm以上の穴の存在する組織であることが確認された。また、電気的特性に関しては、リ-ク電流が非常に大きく、十分な誘電特性の評価を行うことができなかった。さらに、出発組成における、イットリウムとマンガンの比をわずかに変化させて薄膜を作製した場合、5〜10%イットリウムが過剰の組成において緻密で平滑な表面を持つ薄膜を得ることができた。この薄膜において測定した誘電率は約20、損失係数は約0.05、また、リ-ク電流は1Vの印加で10^<-4>A・cm^<-2>となった。但し、緻密化が十分でないために、細孔や粒界が存在し、低周波数における損失が大きく現れた。

MFS type (metal-ferroelectric-semiconductor) non-volatile dielectric properties, YMnO_3-based composite acid thin films were prepared by a low temperature crystallization method, and their dielectric properties were evaluated. YMnO_3-based ferroelectric thin films were prepared from various materials, such as acid, solvent, additive, and homogeneous thin films with film thickness of about 100 ~ 500nm. When the raw materials are mixed and processed, the solution is heated to 900℃ or higher, and the single phase YMnO_3 is heated to 900℃ or higher. When the raw materials are mixed and processed, the crystallization temperature is lowered, and the single phase YMnO_3 is heated to 800℃. By observing the surface structure of the walk-through electronic microscope, it has been confirmed that particles have grown rapidly and that holes of tens of nanometers or more exist between particles. The characteristics of electricity are very large and very inductive. 5 ~ 10% of the film composition is dense and the surface is smooth. The dielectric constant of the film is about 20, the loss coefficient is about 0.05, and the current is about 10^<-4>A·cm<-2>. However, densification is very difficult, fine pores and grain boundaries exist, and low frequency losses occur.

项目成果

K.Tadanaga: "Preparation and dielectric properties of YMnO_3 ferroelectric thin films by the sol-gel method" accepted for publication in J.Sol-Gel Sci.Tech.(1998)

K.Tadanaga：“溶胶-凝胶法制备YMnO_3铁电薄膜及其介电性能”在J.Sol-Gel Sci.Tech.(1998)上接受发表

N.Fujimura: "YMnO_3 thin films prepared from solutions for non-volatile memory devices" Jpn.J.Appl.Phys.36. L1601-L1603 (1997)

N.Fujimura：“由非易失性存储器件溶液制备的 YMnO_3 薄膜”Jpn.J.Appl.Phys.36。

H.Kitahata: "Microstructure and dielectric properties of YMnO_3 thin films prepared by dip-coating" accepted for publication in J.Am.Ceram.Soc.(1998)

H.Kitahata：“通过浸涂制备的 YMnO_3 薄膜的微观结构和介电性能”在 J.Am.Ceram.Soc. (1998) 上接受发表