強誘電体・高誘電率材料・導電性酸化物を用いた新しい集積機能デバイスの研究

利用铁电体、高介电常数材料和导电氧化物的新型集成功能器件的研究

基本信息

批准号：
14040208
负责人：
徳光永輔
金额：
$ 2.88万
依托单位：
Tohoku 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：
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

本研究では、強誘電体、高誘電率材料、導電性酸化物などの機能性材料を用いた新しい集積機能デバイスを実現することを目的としている。前年度までに、不揮発性メモリやロジック回路にも応用できる強誘電体ゲートトランジスタに適した新しい強誘電体材料として、従来までのタンタル酸ストロンチウムビスマス(SBT)中のストロンチウムをサマリウムで一部置換したSSBT薄膜を開発した。今年度はSSBT膜を用いて実際に金属/強誘電体/金属/絶縁体/半導体(MFMIS)構造の強誘電体ゲートトランジスタを試作し、電気的特性を評価したところ、SSBTを用いた素子では、従来からのSBTを用いた素子よりも大きなメモリウインドウが得られることを明らかにし、SSBTが強誘電体ゲートトランジスタ有望な材料という知見を得た。次に強誘電体薄膜の物性を制御する新しい手法として、ゾルゲル法による薄膜作製プロセス中、仮焼成後、結晶化アニール前にプラズマ処理を導入して、チタン酸ランタンビスマス(BLT)薄膜を形成し、その特性を評価した。その結果、プラズマ処理によってほぼ完全にc軸配向を抑制することに成功し、750℃で結晶化したランタン組成0.75のBLT薄膜において、残留分極(2Pr)が40μC/cm^2程度の大きな値を達成した。さらにプラズマ処理のメカニズムについて検討し、透過型電子顕微鏡観察と組成分析より、結晶化前の薄膜のごく表面に、プラズマ処理によりビスマスが少なく、ランタンた多い組成の層が形成されており、この表面層が薄膜の結晶配向性を支配することを明らかにした。

这项研究旨在使用功能材料（例如铁电，高均恒定材料和导电氧化物）实现新的集成功能设备。到上一年，我们已经开发了一种适用于铁电栅极晶体管的新型铁电材料，可以应用于非挥发性记忆和逻辑回路，并在其中SSBT薄膜中，其中bismuth tantalate（SBT）的常规腹膜（SBT）中的常规腹膜（SBT）被部分替换为samarium。今年，我们实际上使用SSBT膜来生产具有金属/铁电/金属/绝缘子/半导体（MFMIS）结构的铁电栅极晶体管，并评估了电气特性，并揭示使用SSBT的元素可以比使用常规sbts的元素获得更大的内存窗口，并且我们掌握了sssbts的知识。接下来，作为控制铁电薄膜物理特性的一种新方法，在使用sol-gel方法的薄膜制造过程中，钙化后和结晶退火之前，形成了一种灯笼bismuth钛酸盐（BLT）薄膜，并评估了其性质。结果，血浆处理几乎完全抑制了C轴取向，在BLT薄膜中，灯笼组成为0.75，在750°C下结晶，在大约40μc/cm^2的一个巨大值下实现了残留极化（2PR）。此外，还研究了血浆处理的机制，并通过通过透射电子显微镜和组成分析进行观察，揭示了一层具有较小的卑鄙和更多灯笼的组成的层，该层是通过在结晶前的薄膜表面上的血浆处理形成的，并且该表面层控制了薄膜的晶体方向。