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

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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。