新奇電子デバイスを目指した機能界面の作製と界面ドーピング技術の開発

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金属電極-酸化物界面は、さまざまなデバイスにおいて常に議論されており、その理解と制御がデバイス特性を向上させる上で重要な課題となっている。強誘電体を用いたキャパシターやトランジスタでは、金属電極界面付近のdead layer(強誘電特性が失われた層)が議論の対象になっている。次世代不揮発性メモリーとして有望視されている、抵抗スイッチング素子においても、電極金属-酸化物界面の理解と制御の重要性が指摘されている。本研究では、特に抵抗スイッチング不揮発性メモリーの動作メカニズムの解明と制御を目指した金属電極-酸化物界面の研究を展開している。2009年度は、Al(上部電極層)/AlOx人工界面層/エピタキシャルPr_<0.8>Ca_<0.2>MnO_3(金属酸化物絶縁層)/エピタキシャルLa_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3(下部電極層)3層構造を、レーザー分子線エピタキシー装置を用いてLaAlO_3(100)単結晶基板上に作製し、H21年度に立ち上げた過渡容量分光測定(DLTS)により抵抗スイッチング現象を引き起こすAlOx/Pr_<0.8>Ca_<0.2>MnO_3界面の欠陥エネルギー準位の決定に成功した。界面AlOx内に存在するAl欠陥が抵抗スイッチングに深く関与していることを示唆する結果が得られ、我々の先行研究である詳細な電流-電圧測定結果とあわせて、この欠陥におけるキャリア(おそらくホール)のトラップ-デトラップが抵抗スイッチングの起源であると考えられる。