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) Preparation of Japan's first original memory device: Through research currently underway aiming to integrate silicon and ferroelectric thin films, spin glass, dipole glass, wide gap oxide semiconductor (ZnO, etc.) materials were selected as new materials to overcome the drawbacks of conventional oxide ferroelectric materials, and integration into silicon semiconductor devices was carried out.此外，还制造了纳米结构控制的内存设备，其中有机记忆分子（例如DNA）在纳米电极之间融合了 ^*。 （2）量子尺寸效果和集成的设备表征评估：我们研究了与（1）中选择的存储材料的变化（膜厚度，图案形状）相关的记忆特性的变化（介电常数，磁敏感性），并揭示了电介质的电子极化与磁性材料的旋转和物理整合限制的磁性材料的旋转之间的相关性。特别是，为了评估极限尺寸区域（10-20 nm膜厚度）中介电性能的变化（量子效应），使用介电特性评估装置在集成过程中的设备特性揭示了整合到原子力显微镜（AFM）中。 ^<**>我们比较了Natori（Tsukuba大学）等人的理论预测。此外，为了建立完美的界面控制，这是在纳米级集成时的挑战，我们已经建立了用于铁电薄膜的超薄（约1 nm）的sion构造技术，该技术用于硅（100）和（100）和（111）和（111）和（111）和（basheder layers）的表面上，这些薄膜已构建了现在。为此，使用高分辨率TEM评估了界面。 *，**，***与Horiike（东京大学），Ichiki（Toyo大学），Natori（Tsukuba大学），田中（Naka University）等共同进行。

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）

X.L.Guo: "Fabrication and Optoelectronic Properties of a Transparent ZnO Homostructural Light-Emitting Diode"Jpn.J.Appl.Phys.. 40. L177-L180 (2001)

郭XL.郭：“透明ZnO同质结构发光二极管的制作及其光电性能”Jpn.J.Appl.Phys.. 40. L177-L180 (2001)