次世代強誘電体メモリ用強誘電体材料の電気的及び物理的特性

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強誘電体メモリ(FeRAM)は、現在コンピュータのメインメモリとして使用されているDRAM並みの高速動作と、電源を切っても情報が保持される不揮発性を併せ持つ"究極のメモリ"として開発された。FeRAMは日本のメーカーが世界に先駆けて商品化し、JRのスイカ等に幅広く使われている。しかし、FeRAMを高密度化し、コンピュータのメインメモリとするためには、優れた強誘電性をもつ新物質の探索と、その物質の信頼性確保が不可欠である。本研究は、エピタキシャルのモデルサンプルを用いることで、新物質の探索とその信頼性確保を行おうとする野心的な研究である。3年目の今年度は、環境に配慮した非鉛の材料探索として、BaTiO_3-Bi(Mg_<1/2>Ti_<1/2>)O_3のエピタキシャル膜をパルスレーザー堆積法を用いて(100)SrRuO_3//(100)SrTiO_3基板上に作製した。その結果、以下の結論を得た。1)Bi(Mg_<1/2>Ti_<1/2>)O_3は高圧合成相であるが、単相の膜の合成に成功した。2)BaTiO_3-Bi(Mg_<1/2>Ti_<1/2>)O_3系は、すべての組成範囲内について、単相の膜を作製可能であった。3)Bi(Mg_<1/2>Ti_<1/2>)O_3が20%以上では、残留分極値は、Bi(Mg_<1/2>Ti_<1/2>)O_3含有量の増加に伴って単純に増加した。4)強誘電体ヒステリシスの角型もBi(Mg_<1/2>Ti_<1/2>)O_3が20%以上では、残留分極値は、Bi(Mg_<1/2>Ti_<1/2>)O_3含有量の増加に伴って単純に増加した。5)FeRAmの信頼性を損なう可能性のある圧電性は、従来のPb(Zr,Ti)O_3の約半分であった。5)しかし抗電界の値も同様に増加してしまい、低電圧での駆動には不向きであった。