光励起プロセスを用いた強誘電体薄膜の成長とその評価

使用光激发过程的铁电薄膜的生长和评估

• 批准号: 04205075
• 负责人: 塩崎 忠
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04205075/
• 关键词: 光励起プロセス; Pb(Zr,Ti)O_3薄膜; ペロブスカイト構造; 比誘電率; D-Eヒステリシス; 残留分極; 抗電界; スイッチング特性

原料としてPb(C_2H_5)_4,Zr(O-t-C_4H_9)_4,Ti(O-i-C_3H_7)_4及びO_2を用いた光励起CVD法によりPb(Zr,Ti)O_3(PZT)薄膜を作製した。励起光源にはXe-Hgランプを用いた。ペロプスカイト構造のPZT膜が550-660℃で成長した。成長したPZT膜の結晶構造は、ガス供給量や基板温度に依存し、正方晶及び表面体晶系のものが得られ、成長パラメータにより制御できることが確認された。各々の結晶系のPZT膜の得られる成長温度は成長中の光照射の有無によらずほとんど同じであった。しかしPt/SiO_2/Si上に成長させた正方晶系(III)PZT配向膜においては光励起プロセスで成長させたものの方が光励起のない通常の熱プロセスで成長させた場合に比べ配向性の向上がみられた。また光照射は成長速度の増加をもたらした。電気的特性を左右する膜組成比は、原料ガス供給量の制御により容易に行なえ、膜組成比(Zr/(ZrtTi))が0.19-0.48と大幅に制御可能であることが確かめられた。さらに光照射が組成比にも影響を及ぼすため、細かい範囲での膜組成比の制御が光照射により行えることも確認された。550-600℃で得られた光励起PZT膜(膜厚280-320nm)の比誘電率は約100-600であったが、光励起プロセスによらない膜より結晶性が良いため、それらより大きな値を示した。また強誘電性を示すD-Eヒステリシスカーブも示し、残留分極値は20-35μC/cm^2,抗電界は70-90KV/cmであった。強誘電体メモリへの応用を考える際重要なスイッチング特性に関しては、分極反転電荷密度20-30μC/cm^2,スイッチング時間50-70nsのものが得られている。またリーク電流も印加電界250KV/cm以下で10^<-8>Ncm^2より小さく良好な値を示した。

Pb(Zr,Ti)O_3(PZT) thin films were prepared from Pb(C_2H_5)_4, Zr (O-t-C_4H_9)_4, Ti (O-i-C_3H_7)_4 and Ti (O-i-C_3H_7)_2 by photo-excited CVD. Excitation light source is Xe-Hg. PZT film with high temperature structure grows at 550-660℃. The crystal structure of PZT film depends on the substrate temperature, and the crystal structure of PZT film depends on the substrate temperature. The crystal structure of PZT film depends on the substrate temperature. The growth temperature of PZT film in each crystal system depends on the presence or absence of light irradiation. In the case of Pt/SiO_2/Si grown on tetragonal (III)PZT alignment films, the optical excitation of the films is usually carried out by heating the films. Light exposure increases the growth rate. The film composition ratio is controlled easily by changing the characteristics of the electric field, and the film composition ratio (Zr/(ZrtTi)) is 0.19-0.48. The influence of light irradiation on the composition ratio of the film is confirmed. The specific inductivity of optically excited PZT films (film thickness 280-320nm) obtained at 550-600℃ is about 100-600 ℃. Strong electrical conductivity, residual polarization value of 20-35μC/cm^2, electrical resistance of 70-90KV/cm The characteristics of polarization and polarization are important in the study of the application of strong inducers. The charge density of polarization is 20-30μC/cm^2, and the time of polarization is 50-70ns. The current threshold is below 250kV/cm and is 10^<-8>Ncm^2.

项目成果

Akira Ando: "Effects of the Reaction Pressure on the Growth of PbTiO_3 Thin Films by the Photo-Chemical Vapor Deposition Method." Japanese Journal of Applied Physics. 31. 3001-3004 (1992)

Akira Ando：“反应压力对光化学气相沉积法 PbTiO_3 薄膜生长的影响”。

Masaru Shimizu: "Compositional Control of Ferroelectric Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films by Reactive Sputtering and MoCVD" Proc.of IEEE 8th Int.Sym.on the Applications of Ferroelectrics.

Masaru Shimizu：“通过反应溅射和 MoCVD 对铁电 Pb(Zr,Ti)O_3 薄膜进行成分控制”Proc.of IEEE 8th Int.Sym.on the Applications of Ferroelectrics。

Takuma Katayama: "Photoenhanced Chemical Vapar Deposition of PbTiO_3 and Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films." Proc.of 4th Int.Sym.on Integrated Ferroelectrics.

Takuma Katayama：“PbTiO_3 和 Pb(Zr,Ti)O_3 薄膜的光增强化学气相沉积。”

塩崎 忠: "強誘電体薄膜集積化技術" サイエンスフォーラム, 274 (1992)

盐崎正：《铁电薄膜集成技术》科学论坛，274（1992）

Takuma Katayama: "Growth of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films by Photornhanced Chemical Vapor Deposition and Their Properties" Japanese Journal of Applied Physics. 31. 3005-3008 (1992)

Takuma Katayama：“通过光增强化学气相沉积生长 Pb(Zr,Ti)O_3 薄膜及其特性”，日本应用物理学杂志。