弗化物強誘電体BaMgF_4/Si構造による新しい電界効果トランジスタの実現

利用氟化物铁电BaMgF_4/Si结构实现新型场效应晶体管

• 批准号: 07750343
• 负责人: 曾澤 康治
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750343/
• 关键词: 強誘電体弗化物; Si(111)基板; 配向膜; 自発分極; 電界効果トランジスタ

本年度は、面方向(100)及び(111)の低抵抗Si基板上に成長させた強誘電体弗化物BaMgF_4膜の強誘電体特性を検討した。Si(100)基板上に成長したBaMgF_4(011)配向膜は膜の垂直方向に分極軸を含まないため分極特性を示さないが、Si(111)基板上に成長したBaMgF_4(120)配向膜は分極軸を含むため分極特性を示すことを明らかにした。またSi(111)基板上に成長したBaMgF_4(120)配向膜のスイッチング特性や自発分極の疲労特性の評価を行い、分極反転時間40ns以下で10^<11>回までの分極反転に対して自発分極の疲労がないことを確かめた。以上のことから、BaMgF_4/Si構造をデバイスへ応用する場合、Si(111)基板を用いることが有効であるとの知見を得た。次にBaMgF_4/Si構造のデバイス応用について検討するために、BaMgF_4(120)/Si(111)構造の電界効果トランジスタを作製し、トランジスタ特性を評価した。抵抗率10〜20Ωcmのp型Si(111)基板上にゲート絶縁膜として膜厚170nmのBaMgF_4膜を成長し、チャネル長10μm、チャネル幅100μmのnチャネル電界効果トランジスタを作製した。作製したトランジスタは相互コンダクタンス0.4mS程度の正常なトランジスタ動作を示すことを確かめた。さらにBaMgF_4膜の自発分極による約1.4Vのしきい値電圧変化を確認できたことから、強誘電体の分極特性を利用する新しい電界効果トランジスタはBaMgF_4/Si(111)構造を用いることで十分実現可能であるとの結論を得た。

This year, the ferroelectric properties of ferroelectric BaMgF_4 films grown on low-resistivity Si substrates with (100) and (111) orientations were investigated. BaMgF_4(011) alignment film grown on Si(100) substrate contains polarization axis and polarization characteristic in vertical direction. BaMgF_4(120) alignment film grown on Si(111) substrate contains polarization axis and polarization characteristic. Evaluation of polarization characteristics and self-polarization characteristics of BaMgF_4(120) alignment films grown on Si(111) substrates, polarization inversion time of less than 40ns, polarization inversion time of 10^<11>cycles, and self-polarization fatigue characteristics. In the case of BaMgF_4/Si structure, Si(111) substrate can be used. The second is to evaluate the electrical properties of BaMgF_4(120)/Si(111) structure. An insulating film and a BaMgF_4 film with a thickness of 170nm are grown on a p-type Si(111) substrate with a resistivity of 10 ~ 20Ωcm. An n-channel electrical circuit with a channel length of 10μm and a channel width of 100μm is now being manufactured. Control the movement of the vehicle to the extent of 0.4mS and to the extent of 0.4mS The voltage variation of BaMgF_4 film is about 1.4V, and the polarization characteristics of strong dielectric can be utilized.

项目成果

K. AIZAWA et al.: "Ferroelectric properties of BaMgF_4 films grown on Si(100),(111)and Pt(111)/SiO_2/Si(100)structures" Ext. Abst. of 1995 Intern. Symp onSolid State Devices and Materials. 527-529 (1995)

K. AIZAWA 等人：“在 Si(100)、(111) 和 Pt(111)/SiO_2/Si(100) 结构上生长的 BaMgF_4 薄膜的铁电性能” Ext.