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任意の特性を発現する新規ハフニア基強誘電体の創生

创建具有任意特性的新型铪基铁电体

基本信息

批准号：
17J10208
负责人：
三村和仙
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまで、HfO2基強誘電体の特性を制御するためにカチオン(Y, Zr, Ta)やアニオン(N)を置換した膜を作成したが、強誘電相である直方晶相を作成することが非常に困難であった。そこで、製膜時の大きな運動エネルギーにより非平衡相を生成することが確認されているスパッタリング法を用いて、HfO2基膜の結晶構造の制御を行った。本研究ではRFマグネトロンスパッタを用いて、YSZ111およびITO/YSZ111基板上にエピタキシャル成長した7%のYをドープしたHfO2膜（YHO7）を室温で成膜した。成膜時のRFパワー（10~150W）や雰囲気（ArやO2）を変化させることで、結晶構造を正方晶相、直方晶相、単射晶相に制御することに成功した。これらの結果は他の組成においても応用できる可能性があり、今後他組成でも安定して直方晶相を生成させ、元素置換による材料の特性変化を系統的に調査することが可能であると考えられる。また、スパッタ法を用いることで、室温で強誘電性を有する膜の作製に成功した。この結果は耐熱性の低いガラス基板上や有機フレキシブル基板上での膜作成が可能であり、ウェアラブルデバイスへの応用など新たな応用展開に期待ができる結果である。また、膜厚や組成（YHO7とHf0.5Zr0.5O2）によるキュリー点の変化を観察した。キュリー点は強誘電性が失われる温度であり、温度安定性の観点から重要である。YHO7膜の場合、膜厚の低下はキュリー点の低下につながった。これは表面エネルギー効果により、直方晶相の高温の正方晶相の安定性が高くなったと推測される。一方で約5 nmの膜厚でも昇温時のキュリー点は350℃以上であり、HfO2基強誘電体がどの膜厚範囲においても高い温度安定性を有することを見出した。また、組成をYドープからZrドープに変化させることにより、キュリー点を150℃上げることに成功した。

The characteristics of HfO2-based strong electronic devices (Y, Zr, Ta) are very difficult to achieve. (n) the thin film is made into a thin film, and the electrical phase is made into a square crystal phase. The production of non-equilibrium phase is determined by the analysis of temperature and film time. The monitoring method is based on the analysis of the temperature field and the HfO2 base film. In this study, the growth of RF thin films (YHO7) on ITO/YSZ111 substrates of high temperature and high temperature (room temperature) was studied. During the formation of the film, the RF temperature (10: 150W) and the temperature (Array O2) were used to determine the temperature, and the results showed that the square crystal phase, the square crystal phase and the crystal phase were successfully prepared. The results of the experiment show that it is possible to determine the possibility that the system can be used. In the future, it is possible that the stability of the system will be affected by the formation of the square phase of the crystal and the properties of the material. The temperature, temperature and temperature. The results show that the mechanical properties of the substrate are not good. The results show that the film on the substrate may be used to improve the performance of the substrate. The thickness and thickness of the film (YHO7

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

強誘電性薄膜の製造方法、強誘電性薄膜、及びその用途

铁电薄膜的制造方法、铁电薄膜及其用途

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Thickness-dependent crystal structure of epitaxial ferroelectric 0.07YO1.5-0.93HfO2 and HZO films

外延铁电 0.07YO1.5-0.93HfO2 和 HZO 薄膜的厚度依赖性晶体结构

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takanori Mimura;Takao Shimizu;and Hiroshi Funakubo
通讯作者：
and Hiroshi Funakubo

Effects of heat treatment and in situ high temperature XRD study on the formation of ferroelectric epitaxial HfO2 based film

热处理及原位高温XRD对铁电外延HfO2基薄膜形成的影响研究

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takanori Mimura;Takao Shimizu;Takanori Kiguchi;Akihiro Akama;Toyohiko J. Konno;Yoshio Katsuya;Osami Sakata;and Hiroshi Funakubo
通讯作者：
and Hiroshi Funakubo

Thickness-dependent crystal structure and electric properties of epitaxial ferroelectric Y2O3-HfO2 films

DOI：
10.1063/1.5040018
发表时间：
2018-09
期刊：
Applied Physics Letters
影响因子：
4
作者：
T. Mimura;Takao Shimizu;H. Uchida;O. Sakata;H. Funakubo
通讯作者：
T. Mimura;Takao Shimizu;H. Uchida;O. Sakata;H. Funakubo

Effects of heat treatment and in-situ high temperature XRD study on the formation of ferroelectric epitaxial Y doped HfO2 film

热处理及原位高温XRD对铁电外延Y掺杂HfO2薄膜形成的影响研究

DOI：
10.7567/1347-4065/aafed1
发表时间：
2019
期刊：
Jpn. J. Appl. Phys.
影响因子：
0
作者：
Takanori Mimura;Takao Shimizu;Takanori Kiguchi;Akihiro Akama;Toyohiko J. Konno;Yoshio Katsuya;Osami Sakata;and Hiroshi Funakubo
通讯作者：
and Hiroshi Funakubo