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。

今年，继去年之后，我们将使用化学溶液工艺来薄化 Bi_4Ti_3O_<12>(BIT)（一种 Bi 层状钙钛矿化合物），并替换 BIT 晶体中的 Bi 和 Ti 位点。我们研究了通过优化元素的选择、取代量和薄膜制造工艺来改善各种性能。结果，我们通过用 Nd 部分取代 BIT 的 Bi 位点，成功制造了具有优异铁电性的薄膜。然而，这种Nd取代的BIT（BNT）薄膜仍然存在一些问题，例如降低制造温度和提高制造薄膜的质量。因此，为了即使在相对较低的温度下制造的薄膜也能实现优异的表面微观结构和铁电性，BNT的Ti位点进一步被Ge取代，从而可以低温制造所需的薄膜和表面微观结构/对BNT的影响对铁电性进行了研究。我们制备了均匀稳定的薄膜制备前驱体溶液，在硅基衬底上制备了Ge取代的(Bi,Nd)_4Ti_3O_<12>薄膜，并通过将其设置在一定范围内研究了Ge取代的效果。范围内，全部结晶成BIT相，这是目标相。此外，制备的薄膜的取向随Ge取代量的变化而变化，极少量的取代（约1mol%）即可对表面微结构和铁电性产生很大的影响，特别是在低温下制备的薄膜中。很明显，温度。此外，通过优化Ge的添加量，发现即使在相对较低的温度（600℃）下制造的薄膜也可以保持与在较高温度下制造的薄膜相当的优异的铁电性。如上所述，本研究表明，将Nd和Ge替换到BIT结构中可以有效地生产具有良好铁电性的BIT基薄膜，并且以良好平衡的方式实现低工艺温度和优异的铁电性。用于存储设备的新型铁电薄膜。