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陽電子消滅を用いた次世代メモリのための多層金属酸化物構造の研究

利用正电子湮没的下一代存储器的多层金属氧化物结构的研究

基本信息

批准号：
06F06386
负责人：
上殿明良
金额：
$ 1.47万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06F06386/
关键词：
陽電子消滅低速陽電子ビーム金属酸化物欠陥

项目摘要

陽電子消滅は物質中の空孔型欠陥を非破壊かつ高感度で検出することのできる手法である.本手法を結晶に適用した場合,空孔型欠陥(単一原子空孔等)の同定やその濃度の決定が可能である,本年度では,DC型低速陽電子ビームを用いて,DyScO_3及びSrTiO_3単結晶基板上に成膜したBiFeO_3/SrRuO_3構造の評価を行った.膜形成時の基板温度は700℃で,パルスレーザー堆積法を用いて厚さ50nmのSrRuO_3を成膜,その後,厚さ250nmのBiFeO_3を成膜した.成膜後,室温まで5℃/minのスピードで温度を下げた.ここで酸素分圧は1×10^<-3>,1×10^<-1>,760 Torrであった.低速陽電子ビームラインにより,陽電子打ち込みエネルギーの関数として陽電子消滅γ線ドップラー拡がり測定を行った.基板温度降下時に酸素分圧が低い場合BiFeO_3の表面で形成された酸素空孔は膜内に発生した応力のため膜/基板界面に増速拡散した.基板がSrTiO_3の場合,酸素空孔は基板内部に拡散するが,DyScO_3基板の場合は拡散が抑制されることを見いだした.これはSrTiO_3中の酸素拡散定数がDyScO_3に比較して大きいためである.本研究により,膜内の酸素空孔の深さ分布は基板冷却時の酸素分圧,膜内応力基板中の酸素拡散定数に依存することが明らかになり,金属酸化物薄膜形成時には,これらのパラメーターの制御が重要であることを示した.

Positron annihilation is the absence of a hole in a substance, and it is highly sensitive to detection. When this method is applied to crystallization, it is possible to determine the same concentration of void defects (single atomic voids, etc.). This year, DC-type low-speed positron films are used, and evaluation of BiFeO_3/SrRuO_3 structures formed on DyScO_3 and SrTiO_3 single crystal substrates is carried out. When the film is formed, the substrate temperature is 700℃. SrRuO_3 film with thickness of 50nm is formed by the method of multi-layer deposition. After that, BiFeO_3 film with thickness of 250nm is formed. After the film formation, the temperature of the film is reduced from 5℃/min to 5℃/min.ここで酸素分圧は1×10^<-3>,1×10^<-1>,760 Torrであった. Low speed positron emission detection, positron emission detection. When the substrate temperature drops, the acid component pressure is low, and the acid void is formed on the surface of BiFeO_3. The pressure in the film increases and the diffusion rate increases at the film/substrate interface. In the case of SrTiO_3 substrate, the acid hole is dispersed inside the substrate, and in the case of DyScO_3 substrate, the dispersion is suppressed. DyScO_3 is the most important element in SrTiO_3, and the most important element in SrTiO_3 is DyScO_3. In this study, it is clear that the depth distribution of acid pores in the film is dependent on the acid pressure during substrate cooling, and the amount of acid dispersion in the substrate is dependent on the pressure in the film. This shows that the control of this parameter is important when forming metal oxide films.