強誘電体薄膜の分極反転疲労機構に関する研究

铁电薄膜极化反转疲劳机理研究

• 批准号: 07750372
• 负责人: 眞岩 宏司
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Shonan 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-07750372/
• 关键词: 強誘電体薄膜; 分極反転; 疲労; 空間電荷; 欠陥; (Pb,La)TiO_3; 酸化ルテニウム

多元スパッタリングにより、(Pb,La)TiO_3(La/ti=0.17)薄膜試料を作製し、その電気的特性を調べた。酸化ルテニウムを上部、下部の電極材料として用いることで、残留分極値の初期値は小さいものの、10^7回の分極反転ではほとんど疲労を起こさない試料を得ることができた。さらに、Pt/MgO上の(Pb,La)TiO_3薄膜に関して、疲労前後の電気的性質の変化を調査した。10^7回の分極反転疲労により、ヒステリシスループのE軸に添ったシフト、ループ形状の対称性の低下、残留分極の減少、リ-ク電流の1桁程度の増大、といった変化を示した。また、疲労したキャパシター試料に高電圧印加、熱処理を行い、その特性に与える影響を調べた。疲労により減少した残留分極が、高電圧印加によりいくぶん回復した。また、熱処理により、疲労後の試料の抗電界が減少し、分極の飽和が良くなった。その時の反転残留分極、非反転残留分極の双方の変化を調べ、高電圧印加、熱処理の役割について考察した。これらの実験結果を検討したところ、空間電荷と呼ばれる有極性失陥の発生が分極反転疲労の原因であると結論した。さらに、欠陥と強誘電特性の関連を調査するために、アルゴンイオンエッチング、熱処理が特性に与える影響を検討した。アルゴンイオンエッチングにより、薄膜表面の鉛が一部還元されることが、X線光電子分光の結果から明らかになった。エッチングされた面に電極を付けて測定を行ったところ、エッチング前に比べ、ヒステリシスループのE軸に添ったシフト、残留分極の減少、抗電界の増加、が生じることがわかった。700℃、N_2雰囲気で1h熱処理することで、表面の酸素、鉛が減少した。電気的特性としては、熱処理前と比較して、ヒステリシスループの矩性の低下、残留分極の減少、が認められた。

Multiple ス パ ッ タ リ ン グ に よ り, (Pb, La) TiO_3 (La/ti = 0.17) thin film sample を as し, そ の electrical characteristics of 気 を adjustable べ た. Acidification ル テ ニ ウ ム を upper and lower の electrode materials と し て in い る こ と で, small residual points very early numerical の numerical は さ い も の の, の 10 ^ 7 scored against planning で は ほ と ん ど exhausted 労 を up こ さ な い sample を have る こ と が で き た. さ ら に, Pt/MgO style の (Pb, La) TiO_3 thin films に masato し て 労 and の before and after the nature of the electric 気 の variations change を survey し た. の 10 ^ 7 scored against planning extremely exhausted 労 に よ り, ヒ ス テ リ シ ス ル ー プ の E axis に add っ た シ フ ト, ル ー プ shape の said seaborne の is low, the residual polarization の reduce, 1 degree of girder の リ - ク current の rights, と い っ た variations change を shown し た. ま た 労 and し た キ ャ パ シ タ ー sample に high electric 圧 Inca, hot line を い 処 and そ の characteristics に and え る influence を adjustable べ た. Fatigue Labour によ reduces た residual division が, high voltage printing adds によ くぶん くぶん restores た た. Youdaoplaceholder0, thermal treatment によ, after fatigue, the <s:1> test material <s:1> dielectric limit が decreases が, polarization <s:1> saturation が is good くなった. Youdaoplaceholder0 <s:1> time <s:1> anti-転 residual polarity division, non-anti-転 residual polarity division <e:1> bilateral <s:1> change を adjustment べ, high voltage printing processing, thermal treatment <s:1> operation cutting に て て て て investigation of た. こ れ ら の be 験 results を beg し 検 た と こ ろ, space charge と shout ば れ る polar lost 陥 の 発 raw が points very inverse planning exhausted 労 の reason で あ る と conclusion し た. Strong さ ら に, owe 陥 と induced electrical characteristics の masato even を survey す る た め に, ア ル ゴ ン イ オ ン エ ッ チ ン グ, hot 処 が characteristics に and え る influence を beg し 検 た. ア ル ゴ ン イ オ ン エ ッ チ ン グ に よ り, film surface の lead が one yuan さ れ る こ と が, X-ray photoelectron spectroscopic results の か ら Ming ら か に な っ た. に エ ッ チ ン グ さ れ た surface electrode を pay け て measurement line を っ た と こ ろ, エ ッ チ ン グ に before than べ, ヒ ス テ リ シ ス ル ー プ の E axis に add っ た シ フ ト, residual points の reduce, antistatic の raised addition, born が じ る こ と が わ か っ た. Heat treatment at 700℃ with n ₂ gas 囲 for で1 hour, する する とで, surface <s:1> acid and lead が decrease た た. The characteristics of electric 気 と し て は, hot 処 と compared before し て, ヒ ス テ リ シ ス ル ー プ の moment の is low, the residual polarization の reduce, が め ら れ た.