完全界面制御プロセスによる機能調和素子創成

通过完整的界面控制流程创建功能和谐的元素

• 批准号: 13025228
• 负责人: 田畑 仁
• 金额: $ 26.94万
• 依托单位: Osaka 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: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13025228/
• 关键词: 強誘電体; 強磁性体; バイオエレクトロニクス; 自己組織化; レーザーMBE; メモリ素子; DNA・バイオチップ; ナノバイオテクノロジー; ペロブスカイト; 機能調和材料; ナノテクノロジー; 人工格子; 構造相転移

(1)日本初のオリジナルのメモリデバイス作製:シリコンと強誘電体薄膜のインテグレーションを目指し実施中の研究により、従来の酸化物強誘電体材料の持つ欠点を克服する新材料として、スピングラス、双極子グラス、ワイドギャップ酸化物半導体(ZnO等)物質を選定し、シリコン半導体素子へのインテグレーションを実施した。さらにナノ電極^*間にDNA等の有機メモリ分子を組み込んだナノ構造制御メモリ素子も作製。(2)メモリデバイスの量子サイズ効果と集積化素子特性評価:(1)で選択したメモリ材料の素子サイズ(膜厚、パターン形状)の変化に伴う、メモリ特性(誘電率、磁化率)の変化を調べ、誘電体の電子分極および磁性体のスピンとの相関を明らかにし、デバイスとして動作する物理的な集積化の限界を明らかにした。特に、極限のサイズ領域(10-20nm膜厚)における、誘電物性の変化(量子効果)を評価するため、原子間力顕微鏡(AFM)に組み込んだ誘電物性評価装置を用いて、集積化時の素子特性を明らかにした。^<**>名取(筑波大)らの理論的予測と比較して考察を行った。また、ナノスケールへの集積化時に課題となる、完全界面制御を確立するため、これまでに構築してきたシリコン(100)および(111)表面上へ形成した強誘電体薄膜、およびバッファー層に使用する極薄(1nm程度)SiON形成技術を確立した。この為の界面評価は高分解能TEMを用いた^<***>。*、**、***については、堀池(東大)、一木(東洋大)、名取(筑波大)、田中(名大)らと共同して進めた。

（1）日本首个原创存储器件的制造：通过持续研究，旨在集成硅和铁电薄膜、自旋玻璃、双极材料，我们选择了小玻璃和宽禁带氧化物半导体（ZnO等）等材料，并将它们集成到硅半导体器件。此外，我们还创建了一种纳米结构控制的存储元件，该元件在纳米电极之间结合了有机存储分子，例如 DNA。 (2) 存储器件的量子尺寸效应和集成元件特性评估：由于(1)中选择的存储材料的元件尺寸(膜厚度、图案形状)的变化而引起的存储特性(介电常数、磁化率)的变化我们研究了介电材料的电子极化与磁性材料的自旋之间的关系，并阐明了可以作为设备运行的物理集成的限制。特别是，为了评估极端尺寸区域（10-20 nm膜厚）的介电特性（量子效应）的变化，我们使用内置于原子力显微镜（AFM）中的介电特性评估装置来评估期间的变化。明确了器件特性。 ^<**>与 Natori（筑波大学）等人的理论预测进行了比较。此外，为了建立完整的界面控制（这是纳米级集成过程中的一个问题），我们使用了在硅（100）和（111）表面上形成的铁电薄膜以及缓冲层，我们已经建立了一种形成超薄层的技术。薄（约 1 nm）SiON。为此，使用高分辨率 TEM 来评估界面^<***>。关于*、**、***，我们与Horiike（东京大学）、Ichiki（东洋大学）、Natori（筑波大学）和Tanaka（名古屋大学）合作。

项目成果

田畑 仁: "DNA配線-DNA分子素子を目指して-"高分子. 50. 251 (2001)

Hitoshi Tabata：“DNA 接线 - 瞄准 DNA 分子器件 -”聚合物 50. 251 (2001)。

E.Rokuta: "Ferroelectric Bi_4Ti_3O_<12> Films on Si(100) with An Ultrathin Buffer Layer of Silicon Oxynitride : A Comparative Study Using X-Ray Photoelectron Spectroscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. 40(9B). 5564-5568 (2001)

E.Rokuta：“带有超薄氮氧化硅缓冲层的 Si(100) 上的铁电 Bi_4Ti_3O_<12> 薄膜：使用 X 射线光电子能谱的比较研究”Jpn.J.Appl.Phys.. 40(9B)。

M.Taniguchi: "Humidity Dependence of Electrical Resistivity in Poly(dG)・Poly(dC) DNA Thin Film"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 6629-6630 (2003)

M.Taniguchi：“Poly(dG)・Poly(dC) DNA薄膜中电阻率的湿度依赖性”Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 6629-6630 (2003)

田畑 仁(分担執筆): "イオン工学ハンドブック"(株)イオン工学研究所. 1126 (2003)

田畑仁（撰稿人）：《离子工程手册》株式会社离子工程研究所 1126（2003）

H.Saeki: "Magnetic and electric properties of vanadium doped ZnO films"Solid State Comm.. 120. 439-443 (2001)

H.Saeki：“钒掺杂 ZnO 薄膜的磁电特性”Solid State Comm.. 120. 439-443 (2001)