極性界面の誘起による窒化物強誘電体の強固な抗電界の低減

由于极性界面的感应而减少氮化物铁电体中的强矫顽电场

基本信息

批准号：
22K20427
负责人：
岡本一輝
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20427/
关键词：
強誘電体薄膜積層構造

项目摘要

ウルツァイト構造を有する(Al,Sc)Nにおいて強誘電性の発現が報告されて以来、窒化物強誘電体は新材料として大きな注目を集めている。(Al,Sc)Nは従来の強誘電体材料と比較して非常に大きな残留分極値や抗電界を示す。強誘電体メモリなどへの本デバイスの応用を考えると、非常に大きな残留分極値は従来材料では達成できなかった領域での小型化や高密度化の可能性を示している。しかしながら大きな抗電界は、すなわちデバイスで高い動作電圧を必要とすることを意味している。したがって、本材料の応用のためには抗電界を低減する手法が必要とされている。本研究の目的は極性界面に誘起・促進された動力学的な分極反転により窒化物強誘電体の「強固な抗電界を低減」を実現することである。すでに圧電材料として社会実装されているAlN基強誘電体の低電圧駆動可能な次世代強誘電体メモリ材料としての可能性を開拓及び発展を目指す。AlN基窒化物強誘電体を用いて積層構造を作製し、人工的な極性界面の制御と通して分極反転の動力学的過程・反転挙動の理解を深める。初年度において、反応性スパッタリングを用いたSc添加AlN強誘電体薄膜の作製を行った。単一の組成で構成される1層のみの薄膜と(Al,Sc)NにおいてAl:Sc組成比の異なる膜を積層化した薄膜の作製を行った。今後は電気特性評価を進め、積層構造と抗電界や分極値との関係性の解明に取り組む。これによりを高いPrを維持しつつ効率的にEcを低減できる多層膜構造を明らかにする。

由于在具有Wurzite结构的（Al，SC）N中报告了铁电特性的发展，因此作为新材料，氮化铁电性引起了广泛的关注。（Al，SC）N与常规的铁电材料相比，N表现出非常大的残余极化值和强制性电场。考虑到该设备在铁电记忆中的应用等，非常大的残留极化值表明在传统材料无法实现的区域中，微型化和密度的可能性。但是，大型强制场意味着该设备需要高工作电压。因此，需要方法来减少该材料应用的强制场。这项研究的目的是通过在极界面处诱导和加速的动态极化反转来“减少硝酸铁电极的强胁迫场”。我们旨在开发和开发基于ALN的铁电特性的可能性，这些铁电源已经作为压电材料作为压电材料实施，因为它们可以由低压驱动。层压结构是使用基于ALN的氮化铁电极制造的，以加深我们通过控制人工极性界面来对极化反演的动力学过程和反转行为的理解。在第一年，使用反应性溅射制造了掺杂SC的ALN铁电薄膜。仅由单个组成和薄膜制成的薄膜，其中（Al，SC）N具有不同的Al：Sc组成比。将来，我们将继续评估电特性和工作，以阐明层压结构与强制电场与极化值之间的关系。这将揭示一种多层结构，该结构可以在维持高PR的同时有效地减少EC。