| Project/Area Number |
18H01879
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
Yamada Hiroyuki 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (00415762)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2018: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
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| Keywords | 強誘電トンネル接合 / 抵抗スイッチング / 不揮発性メモリ / 酸化物ヘテロ構造 / ハフニア系強誘電体 / エピタキシャル成長 / ハフニア / 蛍石型酸化物薄膜 / 強誘電体 / トンネル接合 / 酸化物界面 / 抵抗変化型メモリ / 酸化物エレクトロニクス / 薄膜 |
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| Outline of Final Research Achievements |
Hafnia-based ferroelectrics have attracted considerable interests owing to the high compatibility with Si CMOS process. In this project, we developed polycrystalline heterostructures consisting of ferroelectric layers of YO1.5-substitued HfO2 (YHO) or Hf0.5Zr0.5O2 (HZO), and a bottom electrode layer, on SiO2/Si substrates. We succeeded in fabricating the YHO (HZO)-based heterostructures having atomic-scale flatness and uniform thicknesses, by adopting an oxide electrode ITO and two-step post-deposition anneal. In a YHO(12 nm)/ITO heterostructure, we demonstrated ferroelectricity with remnant polarization of 13 uC/cm2, which is as large as the value observed in epitaxial thin films. We also fabricated HZO/ITO junctions having ultrathin HZO. In a Pt/HZO (2.4nm)/ITO tunnel-junction, we succeeded in observing tunnel-resistive switching ascribed to the ferroelectricity.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
実用化しやすい強誘電材料を厚さ数nmまで薄膜化し、その薄膜をオングストロームスケールで平坦化したことにより、“電子的機構”に基づく、信頼性・安定性・書換え耐性等の高さを特徴とする新たな不揮発性メモリ「強誘電トンネル接合(FTJ)メモリ」実現への足がかかりを掴んだ。これは、近年注目されている、人間の脳機能を模した新原理コンピューティング技術で必要となる「神経模倣素子」（人工ニューロン、人工シナプス）への応用も期待される。学術面では、応用技術の開発が先行して殆ど解明されていない、蛍石型構造を持つ酸化物の多彩な薄膜成長科学・界面制御技術という基礎学理の構築に貢献した。
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