高品質強誘電体薄膜の化学プロセスによる作製

使用化学工艺制造高质量铁电薄膜

基本信息

批准号：
12134203
负责人：
平野眞一
金额：
$ 27.78万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、昨年度に引き続きBi層状ペロブスカイト化合物であるBi_4Ti_3O_<12>(BIT)に対し、精密な組成制御が容易な化学溶液プロセスにより薄膜化を行い、BIT結晶構造中のBiおよびTiサイトへの置換元素の選択および置換量、薄膜作製プロセスを最適化することによる諸特性の向上について検討した。その結果、BITのBiサイトを一部Ndにより置換することで優れた強誘電性を発現する薄膜を作製することに成功した。しかし、このNd置換BIT(BNT)薄膜には作製温度の低温度化および作製した薄膜の膜質向上など課題が残された。そこで、比較的低温域で作製した薄膜においても優れた表面微構造および強誘電性を達成するため、BNTのTiサイトをさらにGeにより置換を行い、目的とする薄膜の低温作製および表面微構造・強誘電性へ及ぼす効果について検討した。均一かつ安定な薄膜作製用前駆体溶液を調製し、Siベースの基板上にGe置換(Bi,Nd)_4Ti_3O_<12>薄膜を作製してGeの置換効果について調べたところ、Ge置換量を適切な範囲内に設定することで全て目的相であるBIT相に結晶化した。また、作製した薄膜の配向性にはGe置換量による変化が見られ、表面微構造および強誘電性には特に低温作製した薄膜において非常に少量の置換(約1 mol%)で大きな効果が得られることが明らかとなった。さらにGe添加量を最適化することで、比較的低温域(600℃)で作製した薄膜においてもより高温域で作製した薄膜と同等の優れた強誘電性を維持できることがわかった。以上、本研究によりNdおよびGeのBIT構造中への置換が良好な強誘電性を有するBIT系薄膜の作製有効であることが明らかとなり、低プロセス温度および優れた強誘電性をバランスよく達成するメモリーデバイス用新規強誘電体薄膜実現の可能性を見いだした。

在今年，在去年之后，我们继续使用化学溶液过程，允许易于精确的组成控制，我们继续将BI层次的钙钛矿化合物BI_4TI_3O_ <12>（位）稀释，我们通过改善了薄膜的薄膜准备过程来调查BI和TI站点中BI和TI站点的替代量的选择和替代量。结果，我们成功地生产了一部薄膜，该薄膜通过用部分ND代替BIT位置来表现出出色的铁电特性。但是，这种ND取代的位（BNT）薄膜仍然存在问题，例如降低制造温度并提高制造薄膜的薄膜质量。因此，为了获得出色的表面微观结构和铁电特性，即使在相对较低的温度下制造的薄膜中，我们进一步用GE代替了BNT中的Ti位点，并检查了在低温下生产的靶薄膜的影响及其对表面微观结构和铁电特性的影响。制备了用于制备薄膜的均匀稳定的前体溶液，并在基于SI的底物上制备了GE取代（BI，ND）_4TI_3O_ <12>薄膜，以研究GE的替代效果。当将GE的量设置在适当的范围内时，所有将所有结晶成位相的结晶，即目标相。此外，制备的薄膜的方向取决于GE取代的量，并且已经发现，在低温下制造的薄膜中，可以通过少量的替代（约1摩尔％）来实现表面微观结构和铁电性。此外，通过优化添加的GE量，发现即使在相对较低的温度范围（600°C）下生产的薄膜也可以维持优异的铁电性，等于在较高温度范围内生产的薄膜。这项研究表明，位于位结构中ND和GE的替换在制造具有良好铁电特性的基于位的薄膜方面有效，并且发现有可能实现一种新型的铁电薄膜，以实现达到平衡的低过程温度和出色的铁电特性的存储设备。