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強誘電体を用いた金属・導電体中の電荷制御とスイッチング素子への応用

使用铁电体对金属和导体进行电荷控制及其在开关元件中的应用

基本信息

批准号：
14655117
负责人：
徳光永輔
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、現在集積回路の基本デバイスとなっているシリコンMOSFETの10倍以上、10μC/cm^2以上の巨大な電荷量を制御する強誘電体を用いたスイッチング素子の実現可能性を示すことである。本年度は基礎的な研究をさらに進めるとともに、実際に素子の試作を行った。本研究で提案するデバイス応用のためには、大きな残留分極と良好な表面平坦性をもつ強誘電体薄膜が必要であることから、本年度は大きな残留分極が得られるチタン・ジルコン酸鉛(PZT)を選定しゾルゲル法によって薄膜作製を行った。特に、ゾルゲル法による薄膜作製プロセス中に減圧で仮焼成を行うことによって、残留分極(2Pr)70μC/cm^2以上という大きな残留分極を持ちながら、緻密で表面平坦性に優れたPZT薄膜の形成に成功した。次にチャネルとなる導電性酸化物であるインジウムスズ酸化物(ITO)をスパッタ法により作製し、導電性膜が得られていることを確認した。さらに、強誘電体を先に形成しその上にITO極薄膜を形成したボトムゲート型のトランジスタを試作した。チャネル長は40〜120μmとした。ドレイン電流-ドレイン電圧特性を測定したところ、典型的なトランジスタ特性を得ることに成功した。さらに、ドレイン電流-ゲート電圧特性から、試作した素子が強誘電体により不揮発性メモリ効果を持つことを確認した。試作したデバイスで使用している電荷量は約10μC/cm^2と見積もられ、シリコンMOSFETよりも大きな電荷量を制御するデバイスの可能性を示した。

The purpose of this study is that the current integrated circuit basic circuit is 10 times more than the MOSFET, 10μC/ The possibility of using a large electric charge amount of cm^2 or more to control the strong electrolytic material is shown in the figure. This year's basic research projects include the research project "The Basics" and the "Prototype Project" by Motoko Motoko. This research proposes the use of high-voltage dielectric materials, large residual polarization, good surface flatness, and strong dielectric thin films that are necessary.ら, this year, the large residual polarization of the lead sulfate (PZT) selected by the られるチタン・ジルコン lead (PZT) method was selected for the production of しゾルゲル method によって film production を行った. Special, ゾルゲル method による film production プロセス中に reduce pressure で仮焼成を行うことによって, residual polarization (2Pr) 70μC /cm^2 or more, the PZT film has been successfully formed due to its large residual polarization, denseness and surface flatness. ITO conductive acid compound ) をスパッタ法によりManufacturing, conductive film られていることをconfirmation.さらに、Strong dielectric をformed しその上にITO pole thin film をformed したボトムゲート type のトランジスタを trial production した. The length of the チャネル is 40~120μm. Measurement of ドレイン current - ドレイン electric voltage characteristics and measurement of typical なトランジスタ characteristics have been successful.さらに, ドレインcurrent-ゲートelectric pressure characteristics から, trial した元子がstrong dielectric material によりnon-volatile 発性メモリeffect をholding つことをconfirmed した. The charge amount of the prototype used in the prototype is about 10μC/cm^2,シリコンMOSFET has a large charge capacity and a possibility to control the charge.