陽電子消滅を用いた次世代メモリのための多層金属酸化物構造の研究

利用正电子湮没的下一代存储器的多层金属氧化物结构的研究

基本信息

批准号：
06F06386
负责人：
上殿明良
金额：
$ 1.47万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06F06386/
关键词：
陽電子消滅低速陽電子ビーム金属酸化物欠陥

项目摘要

陽電子消滅は物質中の空孔型欠陥を非破壊かつ高感度で検出することのできる手法である.本手法を結晶に適用した場合,空孔型欠陥(単一原子空孔等)の同定やその濃度の決定が可能である,本年度では,DC型低速陽電子ビームを用いて,DyScO_3及びSrTiO_3単結晶基板上に成膜したBiFeO_3/SrRuO_3構造の評価を行った.膜形成時の基板温度は700℃で,パルスレーザー堆積法を用いて厚さ50nmのSrRuO_3を成膜,その後,厚さ250nmのBiFeO_3を成膜した.成膜後,室温まで5℃/minのスピードで温度を下げた.ここで酸素分圧は1×10^<-3>,1×10^<-1>,760 Torrであった.低速陽電子ビームラインにより,陽電子打ち込みエネルギーの関数として陽電子消滅γ線ドップラー拡がり測定を行った.基板温度降下時に酸素分圧が低い場合BiFeO_3の表面で形成された酸素空孔は膜内に発生した応力のため膜/基板界面に増速拡散した.基板がSrTiO_3の場合,酸素空孔は基板内部に拡散するが,DyScO_3基板の場合は拡散が抑制されることを見いだした.これはSrTiO_3中の酸素拡散定数がDyScO_3に比較して大きいためである.本研究により,膜内の酸素空孔の深さ分布は基板冷却時の酸素分圧,膜内応力基板中の酸素拡散定数に依存することが明らかになり,金属酸化物薄膜形成時には,これらのパラメーターの制御が重要であることを示した.

正电子湮灭是一种能够非破坏性、高灵敏度地检测材料中空位型缺陷的方法，当该方法应用于晶体时，可以识别空位型缺陷（例如单原子空位），并且可以识别空位型缺陷。使用直流型慢正电子束测定沉积在 DyScO_3 和 SrTiO_3 单晶基底上的 BiFeO_3/Sr 的浓度。我们评估了RuO_3结构。成膜时的衬底温度为700℃，利用脉冲激光沉积形成50 nm厚的SrRuO_3薄膜，然后形成250 nm厚的BiFeO_3薄膜。成膜后，温度降至室温速率为5℃/min。这里，氧分压为1×10^<-3>,1×10^<-1>,760使用慢速正电子束线进行正电子湮灭伽玛射线多普勒扩散测量。当氧分压随着衬底温度下降而降低时，BiFeO_3 表面上形成的氧空位是氧空位。由于衬底内部产生的应力，氧空位扩散到薄膜/衬底界面中。当衬底是SrTiO_3时，氧空位扩散到衬底中，但是。我们发现，在_3衬底的情况下，扩散受到抑制，这是因为SrTiO_3中的氧扩散常数大于DyScO_3中的氧扩散常数，通过这项研究，我们发现了薄膜中氧空位的深度分布。薄膜中的应力取决于冷却过程中的氧分压和基板中的氧扩散常数，这表明在形成金属氧化物薄膜时控制这些参数非常重要。