MOCVD法による高品質強誘電体薄膜の作製と物性評価

MOCVD法制备高质量铁电薄膜并评价其物理性能

基本信息

批准号：
12134207
负责人：
清水勝
金额：
$ 27.33万
依托单位：
Himeji Institute of Technology
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

当該年度は、メモリ素子の低電圧駆動や高集積化を目指した強誘電体PZT極薄膜や自己集合ナノ構造について研究を進めた結果、以下の成果が得られた。1.原子レベルで平坦化したSrTiO_3基板上に、平坦なテラスとステップ構造を有するSrRuO_3下部電極膜を得ることができた。また、SrRuO_3の組成によりテラス幅とステップ高さが変化することが分かった。この、SrRuO_3/SrTiO_3基板上に厚さ15-20nmという薄さながら強誘電性を示すPZT極薄膜を再現性良く得ることができた。2.SrTiO_3基板上へSrTi_xRu_<1-x>O_3薄膜の成長を行った結果、非常に平坦なテラス(最大高低差:0.4nm)とステップ構造を有する薄膜が得られ、PZT極薄膜成長用下部電極として有望であること分かった。3.圧電応答顕微鏡法によりPZT極薄膜の圧電性、強誘電性を調べたところ、膜厚10nm以下のPZT極薄膜が強誘電性を示すことが観察された。4.MOCVD法により強誘電体PbTiO_3やPZT自己集合ナノ島構造をSrTiO_3及びMgO単結晶基板上に形成することができた。Pt(111)/SrTiO_3(111)上にはピラミッド状,Pt(110)/SrTiO_3(110)上には三角柱状、Pt(100)/SrTiO_3(100)上にはシート状のナノ構造が形成された。5.各々のナノ構造の形状や面内方位は揃っており、エピタキシャル関係を利用することで、形状や方位などの構造制御が行えることが分かった。6.各基板上に得られたナノ構造を圧電応答顕微鏡法により調べたところ、得られたナノ構造が圧電性、強誘電性を有することが分かった。7.MOCVD用新規Ir原料であるIr(EtCp)(CHD)を用いIr膜の作製・評価を行なったところ、PZTキャパシタ電極用原料として優れた性質を持つことが分かった。

本财年，我们针对存储器件的低电压驱动和高集成度进行了超薄铁电PZT薄膜和自组装纳米结构的研究，并获得了以下成果。 1.我们能够在原子水平平坦化的SrTiO_3衬底上获得具有平坦平台和台阶结构的SrRuO_3下电极薄膜。还发现台阶宽度和台阶高度根据SrRuO_3的组成而变化。在这种SrRuO_3/SrTiO_3基底上，我们能够获得厚度为15-20 nm的超薄PZT薄膜，该薄膜表现出铁电性且具有良好的重现性。 2、在SrTiO_3衬底上生长SrTi_xRu_<1-x>O_3薄膜，得到了非常平坦的平台（最大高差：0.4 nm）和阶梯结构的薄膜，并得到了底部发现 PZT 超薄膜生长作为电极很有前景。 3.当利用压电响应显微镜研究PZT超薄膜的压电性和铁电性时，观察到厚度小于10 nm的PZT超薄膜表现出铁电性。 4.采用MOCVD方法在SrTiO_3和MgO单晶衬底上成功形成铁电PbTiO_3和PZT自组装纳米岛结构。在Pt(111)/SrTiO_3(111)上形成金字塔状纳米结构,在Pt(110)/SrTiO_3(110)上形成三棱柱状纳米结构,在Pt(100)/SrTiO_3()上形成片状纳米结构。 100）。 5.各个纳米结构的形状和面内取向是均匀的，并且发现可以利用外延关系进行形状和取向等结构控制。 6.当通过压电响应显微镜检查在每个基底上获得的纳米结构时，发现获得的纳米结构具有压电性和铁电性。 7.我们使用MOCVD的新型Ir原料Ir(EtCp) (CHD)制作并评估了Ir薄膜，发现其作为PZT电容器电极的原料具有优异的性能。

项目成果

期刊论文数量（88）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Hajime Nonomura: "Ferroelectric Properties of 15-2Onm-Tick PZT Ultrathin Films Prepared by MOCVD"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 748. 81-86 (2003)

Hajime Nonomura：“MOCVD 制备的 15-2Onm-Tick PZT 超薄膜的铁电性能”Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 748. 81-86 (2003)

DOI：
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0
作者：
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Hironori Fujisawa: "Nanoscale Phenomena in Ferroelectric Thin Films"Kluwer Academic Publishers. 288 (2003)

Hironori Fujisawa：“铁电薄膜中的纳米级现象”Kluwer 学术出版社。

DOI：
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期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

藤沢浩訓他: "I層にMgOを用いたMIS及びMFIS構造の作製とその評価"電子情報通信学会技術研究報告書. SDM2000-233. 33-37 (2001)

Hironori Fujisawa 等人：“在 I 层中使用 MgO 制备和评估 MIS 和 MFIS 结构”IEICE 技术研究报告 SDM2000-233 (2001)。

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作者：
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H.Fujisawa: "Observations of Initial Growth Stage of Epitaxial Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films on SrTiO_3(100) Substrate by MOCVD"Journal of Crystal Growth. (印刷中)(未定). (2002)

H.Fujisawa：“通过MOCVD在SrTiO_3(100)基底上外延Pb(Zr,Ti)O_3薄膜的初始生长阶段的观察”晶体生长杂志(待定)(2002)。

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清水勝(分担執筆): "誘電体材料の特性と測定・評価および応用技術"技術情報協会. 11 (2001)

Masaru Shimizu（撰稿人）：“介电材料的特性、测量、评估和应用技术”技术信息协会11（2001）。

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清水勝其他文献

Fabrication of Ir-based Electrodes by Metalorganic Chemical Vapor Deposition

金属有机化学气相沉积法制备铱基电极

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Jpn. J. Appl. Phys. 45
影响因子：
0
作者：
Eiji Higurashi;Yuichiro Tokuda;Masatake Akaike;and Tadatomo Suga;清水勝;M.Shimizu;H.Fujisawa et al.;清水勝;H.Fujisawa;H.Fujisawa;H.Fujisawa;H.Fujisawa et al.;H.Fujisawa et al.
通讯作者：
H.Fujisawa et al.