权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

不揮発性メモリ用強誘電体薄膜の特性劣化機構の解明および強誘電体単結晶を利用した圧電素子設計と作製

阐明非易失性存储器用铁电薄膜的特性劣化机制，以及使用铁电单晶的压电元件的设计和制造

基本信息

批准号：
04F04349
负责人：
塩嵜忠
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

不揮発性メモリやマイクロマシン(MEMS)応用を期待して、強誘電体薄膜は過去15年ほどの研究を経て現在非常に注目されるようになっている。これらの薄膜材料の中でも不揮発性メモリ素子応用にはPb(Zr,Ti)O_3(PZTと略す)系の化合物が代表的で、それは薄膜作製が容易なことと高い残留分極、高いスイッチング速度、高いキュリー温度といった特性、比較的低いプロセス温度のためである。しかし分極疲労つまりスイッチングサイクルの繰り返しでの残留分極低下がPt電極上のPZTで発生し、不揮発性メモリの実現への重大な障害になっていた。本研究では新規なバッファ層と疲労耐性材料を用いてこの問題の対策を試みた。PZTの疲労耐性を向上するため、PZT薄膜とPt電極の間のバッファ層として反強誘電体PbZrO_3(ジルコン酸鉛)の調査に取り組んだ。2種類の異なる手法を用いて反強誘電体PZ薄膜を得た。それは、sol-gelスピンコーティング法とRFマグネトロンスパッタ法である。sol-gel法にて、均質なPZ結晶化膜を得られる作製条件を詳細に研究した。プロセス条件としては、ドーピング組成、アニーリング、焼成温度の影響について調べた。良好な結晶が得られる最適条件を決定でき、[111]結晶配向PZ薄膜で均一な微細構造が得られ、それらは3件の論文にまとめた。そのうち2件はすでに公表を済ませ、のこり1件は公表が受理されている。RFマグネトロンスパッタ法においてもPZバッファ層の最適作製条件を決定した。この課題における現在の研究としてはRFマグネトロンスパッタ法で得たPZ薄膜の電気的特性の評価と微細構造の最適化を進めている。前節の研究にはRFマグネトロンスパッタ法で得たPZ薄膜を用いたが、sol-gel法に比べてスパッタPZ膜の微細構造は均質であったためである。さらに、RFマグネトロンスパッタは様々な組成でさらに薄い膜を得るのに適していることがわかった。PZT/PZ多層構造の初期段階の結果では疲労耐性は格段に改善した。10^9回の分極反転まで疲労は観測されなかった。この成果は現在投稿中である。以上の成果から、疲労現象の物理現象の理解への展望を得、疲労耐久性を改善することができた。

In the past 15 years, the research on dielectric thin films has attracted great attention. Among these thin film materials, Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)-based compounds have high residual polarization, high velocity, high temperature and low temperature. The residual polarization is low due to the occurrence of PZT on Pt electrode and the occurrence of non-reactive polarization. This study attempts to find a solution to this problem by using new materials. The study of PZT fatigue resistance and the composition of PZT thin film and Pt electrode layers and antiferroelectric PbZrO_3(lead titanate). Two kinds of anti-ferroelectric PZ films were obtained by different methods. The sol-gel method is used to generate the RF signal. Sol-gel method, homogeneous crystallization of PZ film preparation conditions were studied in detail. In addition, the influence of firing temperature on the composition, temperature and temperature of the powder can be adjusted. The optimum conditions for obtaining a good crystal orientation are determined. The uniform microstructure of PZ thin films is obtained. 2 pieces of paper are accepted, 1 piece of paper is accepted. The optimum operating conditions for RF generation are determined. Current research on this topic is focused on evaluating the electrical characteristics of PZ thin films obtained by the RF MEMS method and optimizing the microstructure. In the previous study, the PZ thin film was obtained by the sol-gel method, and the microstructure was homogeneous. In the future, the United States will continue to promote the development of Sino-US relations. The results of the initial stages of PZT/PZ multilayer structures show an improvement in fatigue resistance and lattice stage. 10^9-loop polarization is reflected in the polarization. The results are now published in the journal. The above achievements are expected to improve the physical phenomenon of fatigue and fatigue durability.