陽イオン比および面内歪制御に基づく新規強誘電体複合酸化物薄膜の開発

基于阳离子配比和面内应变控制的新型铁电复合氧化物薄膜的开发

• 批准号: 11J06215
• 负责人: 小林 俊介
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J06215/
• 关键词: 強誘電体; 不定比性; 薄膜; 透過型電子顕微鏡; PLD; SrTiO_3; SrTiO3

次世代の不揮発性メモリの候補の一つとして、強誘電体薄膜を利用した強誘電体メモリの実用化が期待されている。本研究では全く新しい着想点から、PZT薄膜の自発分極を超える強誘電性を発現させる事を目的とする。本研究は常誘電体であるSrTiO_3 (STO)ホモエピタキシャル薄膜から陽イオン比の化学量論組成比からのずれに起因した強誘電特性を発現させ、さらに基板との格子不整合性による面内歪を利用する事で今までにない大きな自発分極の達成を目指した。最終年度として下記の項目を達成した。1. STO薄膜中に陽イオンの組成比変化に起因した欠陥導入と制御を確立した。2. 任意の欠陥構造を簿膜中に導入することにより電気伝導性の向上及び強誘電性の発現を達成した。SrTiO3薄膜中に陽イオン不定比性に起因した欠陥構造を導入することに成功した。さらに、この欠陥構造に関して、製膜条件を精密に制御することにより、変化させる事に成功した。すなわち、この任意に制御を行った欠陥構造を、本研究目的である強誘電性発現、そして派生成果として電気伝導性の向上に応用した。その結果、欠陥構造制御を行ったTi過剰STO薄膜において、量子常誘電体であるSTOから強誘電性を発現させ、さらに電子ドープを行ったSTOにおいて報告されている中で最も大きな電子移動度約53,000cm^2V^<-1>s^<-1>を達成した。これらの物性発現は、不定比性に起因した欠陥構造創出する応力場と密接に関係しているものと考えられる。つまり、この欠陥構造に起因した応力場を制御することにより物性の発現及び向上を達成した。このことは、本研究成果は今後、ペロブスカイト型酸化物における新たな物性制御の指針を示す事に繋がる成果であると言える。

The next generation of non-volatile dielectric candidates, ferroelectric thin film utilization, ferroelectric thin film implementation and expectations This study aims to explore new ways to improve the self-polarization of PZT thin films. In this paper, we study the development of strong inductive properties of SrTiO_3 (STO) thin films due to their stoichiometric composition ratio, and the utilization of lattice disconformity of substrates due to in-plane skew. The final year of the project was completed. 1. The reason for the composition change of STO thin film is due to the lack of introduction and control. 2. Any defect in the structure of the film is introduced into the film, and the electrical conductivity and high conductivity are achieved. SrTiO3 thin films have been successfully introduced due to their heterogeneous structure. In this paper, the structure of the film is related to the precise control of the film, and the process is successful. The purpose of this study is to develop and derive electrically conductive structures. As a result, the structure of the film was controlled by Ti and STO, and the quantum conductivity of the film was increased. The maximum electron mobility of the film was about 53,000 cm^2 V ^<-1>s<-1>. The physical properties of these materials are related to the formation of structures, the relationship between them and the force field. The cause of this deficiency is the control of the force field, and the occurrence and upward movement of the physical properties are achieved. The results of this study are expected to be useful in the future for the development of new physical properties and control methods.

项目成果

導電性薄膜

导电薄膜

• 发表时间: 2012

Oxygen off-stoichiometric SrMn03- 6 thin films grown by pulsed laser deposition

通过脉冲激光沉积生长的氧非化学计量 SrMn03-6 薄膜

• 发表时间: 2012
• 作者: Shunsuke Kobayashi;et al.
• 通讯作者: et al.

SrMn03-6エピタキシャル薄膜の酸素欠損に伴う構造変化

SrMn03-6 外延薄膜中氧空位引起的结构变化

• 发表时间: 2012
• 作者: 小林俊介;等
• 通讯作者: 等

Oxygen vacancies in SrMnO3-δ thin films grown by pulsed laser deposition

脉冲激光沉积生长的 SrMnO3-δ 薄膜中的氧空位

• 发表时间: 2011
• 作者: Shunsuke Kobayashi;et al
• 通讯作者: et al

Simultaneous visualization of oxygen vacancies and the accompanying cation shifts in a perovskite oxide by combining annular imaging techniques

• DOI: 10.1063/1.4714920
• 发表时间: 2012-05-07
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Kobayashi, Shunsuke;Findlay, Scott D.;Yamamoto, Takahisa
• 通讯作者: Yamamoto, Takahisa