パルスMOCVD法によるチタン酸ジルコン酸鉛薄膜の析出機構の解明

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申請者はチタン酸ジルコン酸鉛薄膜をMOCVD法で作成する際に原料混合ガスを間欠に導入する"パルスMOCVD法"が、成膜温度の低温化、薄膜表面平滑化、リーク特性の低減等にの非常に有効なことをはじめて見出した。本研究の目的は、"パルスMOCVD法"を用いた時の薄膜の析出機構について研究し、大幅な特性な特性改善が可能になった機構を明らかにすることを目的とする。具体的には、原料の供給パルス条件を変化させて作成した薄膜について、得られた薄膜の特性と微構造の関係を明らかにすることで、この方法の特性改善に優位な理由を解明することを目指す。本年度は、デバイスに不可欠な低温製膜を実現すると、pb(Zr, Ti)O_3薄膜合成の再現性が著しく低下するという問題に取り組んだ。この最大の原因は、製膜中の過剰に供給された鉛原料の再蒸発が低温では抑制されることが明らかになった。これを解決する方法として、製膜圧力を低下させることで高再現性を低温でも達成することを試みた。その結果、従来からの5Torrから0.5Torrへと圧力を下げてパルスMOCVD法で薄膜を作製することによって、395℃の低温でも従来より5倍の原料ガスの変動に対してPb(Zr, Ti)O_3単相からなる薄膜を作製できることが明らかになった。これは、通常の製膜条件の580℃での再現性に相当する。この結果は、通常の原料を連続に供給する"連続MOCVD法"では達成できなかった。従ってパルスMOCVD法は、低温で再現性良く、pb(Zr, Ti)O_3薄膜を作製するのに有効な方法であることが明らかになった。