高誘電体ナノ材料のボトムアップ集積による高機能誘電体素子の創製

通过自下而上集成高介电纳米材料创建高性能介电器件

基本信息

批准号：
20656106
负责人：
長田実
金额：
$ 2.3万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、次世代の高誘電体(high-κ)デバイスの開発を目指した新たな試みとして、申請者が開発した「分子レベルの薄さの高誘電体ナノシート」を利用したボトムアップ集積技術を提案し、従来のトップダウン技術では実現できない高機能誘電体素子の開発を行った。本年度は、巨大誘電特性、サイズ効果フリー機能など特異的誘電特性を有する酸化チタンナノシート(Ti_<0.87>O_2)をモデルケースに、特性デザインと新規材料探索を行い、ナノシートを基幹ブロックとする高容量high-κナノキャパシタやゲートデバイスの開発を行った。第一原理計算に基づく材料設計により元素置換や欠陥制御を行い、ナノシート単体として高い誘電率を有する新規ナノシートの開発を行った。Ti_<0.87>O_2ナノシートおよびその関連化合物に対して、元素置換や構造の最適化を行ったところ、ナノシートの誘電特性制御にはTiサイトの一部をNb,Taで置換することが有効であること、これらの系では酸化チタンナノシートを凌ぐ200以上の誘電率を有することを確認した。さらに、本研究で開発した新規ナノシートを用いて、高機能high-κデバイスの作製技術の検討を行った。Langmuir-Blodgett法をベースにした高品位膜の新規成膜手法を開発し、誘電体デバイスの作製に好適な集積化技術を確立した。この集積化技術により、積層コンデンサ、トランジスタなどの雛形デバイスを作製し、デバイスの評価を行った。顕著な特性は積層コンデンサで確認され、積層数や隣接するナノシートの種類を変化させた積層素子では、酸化チタンナノシートの特性を凌ぐ、世界最高の誘電特性、絶縁特性を有するナノキャパシタの開発に成功した。

在这项研究中，作为开发下一代高数数（高数κ）设备的新尝试，我们提出了使用“具有分子厚度的高dielectric纳米片”的自下而上的整合技术，该技术是由申请人开发的，并开发了一种高功能介电设备，无法通过常规的载体技术来实现，该设备无法实现。今年，我们使用氧化钛纳米片（ti_ <0.87> o_2），它们具有特定的介电特性，例如巨大的介电特性和无尺寸效果作为模型案例，并进行了特征性设计和新材料，并寻找新材料，并与Nanoshoshs core bocks一起开发了高功能高功能高功能高型高频率高型高频率高，并与Nananoshsects进行了核心设备。基于第一个原理计算的材料设计是为了控制元素的替代和缺陷，并且仅作为纳米片开发了具有高介电常数的新纳米片。 When element substitution and structure optimization were performed on Ti_<0.87>O_2 nanosheets and their related compounds, it was confirmed that replacing part of the Ti site with Nb and Ta is effective in controlling the dielectric properties of the nanosheets, and that these systems have a dielectric constant of more than 200, exceeding titanium oxide nanosheets.此外，我们使用本研究中开发的新型纳米片研究了高性能高κ设备的制造技术。已经开发了一种基于Langmuir-Blodgett方法的高质量膜的新方法，并建立了适合制造介电设备的集成技术。使用这种集成技术，制造了模板设备，例如多层电容器和晶体管，并评估了设备。在层压电容器中证实了出色的特性，并且在改变堆叠层数量和相邻纳米片的类型的层压设备中，我们成功地开发了一种具有世界上最高介电和绝缘特性的纳米能量，超过了钛氧化物Nananosheets的特性。

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

酸化物ナノシートを基本ブロックとした誘電体素子の開発

使用氧化物纳米片作为基本块的介电元件的开发

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
長田実;佐々木高義
通讯作者：
佐々木高義

Solution-based fabrication of perovskite nanosheet films and their dielectric properties

基于溶液的钙钛矿纳米片薄膜的制备及其介电性能

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
Jpn.J.Appl.Phys. 48
影响因子：
0
作者：
B.-W.Li;M.Osada^*;T.C.Ozawa;R.Ma;K.Akatsuka;Y.Ebina;H.Funakubo;S.Ueda;K.Kobayashi;T.Sasaki
通讯作者：
T.Sasaki

(Nb/Ta)相互固溶酸化チタンナノシートの合成と交互吸着法による多層膜の作製

交替吸附法合成(Nb/Ta)互固溶二氧化钛纳米片及多层膜的制备