ナノ構造を有する酸化物高誘電物体材料の合成プロセスと物性

纳米结构氧化物高介电材料的合成工艺及物理性能

• 批准号: 05750667
• 负责人: 本間 格
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750667/
• 关键词: 強誘電体薄膜; MOCVD; SrTiO_3; PbTiO_3

MOCVD法を用いてSiあるいはPt基板上にPbTiO_3、SrTiO_3薄膜を合成した。有機金属の供給原料ガスとしてSr(DPM)_2、Pb(DPM)_2とTi(DPM)_2(iPr)_2を用い、酸素と混合させ加熱基板上に堆積させる。本研究では反応条件により膜構造(配向性、結晶粒径、膜厚)を変化させる手法の確立と膜構造と誘電率との関係を明らかにすることを目的とした。実験は基板温度600℃から750℃で蒸発器温度はPb原料130℃から165℃、Ti原料115℃から140℃、ガス流量はそれぞれPb(70sscm)、Ti(30sscm)、O2(200sscm)で行った。各成膜条件で得られたPbTiO_3膜の粒子径は膜厚の増加により大きくなるが同一温度では成膜速度に依存しない。これは2次核発生が少なく基板上の1次核の成長により膜構造が形成されるためと考えられる。また広い温度領域でPbTiO_3膜が作成でき、成膜温度を下げると結晶粒の形態が変化することが分かった。供給の際PbとTiの原料モル比をTi過剰にすると(110)、(101)面に配向した膜がPb過剰にすると(100)、(001)面に配向した膜が得られ、また、配向性は原料供給比を変化させることによりコントロールされる。誘電物性に関して、まずI-V測定測定の結果ではPbTiO_3薄膜は10^<10>〜10^<11>OMEGAcmの絶縁性であることがわかった。また誘電率の膜厚依存性を検討したところ、膜厚を4mumから1mumに薄くしていくにつれ200から100程度に減少し、基板との界面に低誘電率の層が存在することが示唆された。またCV測定においてヒステリシスが観測され、強誘電体酸化物薄膜が作成されていることが確認された。

PbTiO_3 and SrTiO_3 thin films were synthesized on Pt substrates by MOCVD. Organometal supply materials such as Sr(DPM)_2, Pb(DPM)_2, Ti(DPM)_2(iPr)_2 are used, mixed and deposited on heated substrates. In this study, the relationship between film structure and dielectric constant was established by changing the orientation, crystal size and film thickness. The substrate temperature ranges from 600℃ to 750℃, the evaporator temperature ranges from 130℃ to 165℃ for Pb raw material, from 115℃ to 140℃ for Ti raw material, and the flow rate ranges from Pb(70sscm), Ti(30sscm), and O2(200sscm). The particle diameter of PbTiO_3 film depends on the film thickness, and the film formation rate depends on the temperature. The formation of the film structure of the primary nucleus on the substrate PbTiO_3 films are formed at different temperatures, and the morphology of crystal grains changes at different temperatures. When supplying Pb and Ti, the ratio of Ti to Pb is higher than that of Ti in (110) and (101) planes. The dielectric properties of PbTiO_3 thin films were measured by I-V method. The results showed that the dielectric properties of PbTiO_3 thin films ranged from 10^<10>to 10^<11>. The dependence of permittivity on film thickness is discussed. The film thickness decreases from 4mum to 1mum, and the film thickness decreases from 200 to 100. The existence of a layer with low permittivity at the interface between the substrate and the substrate indicates that the film thickness decreases from 4 mum to 1 mum. The CV measurement method is used to determine whether the strong dielectric thin film is produced or not.