Lowering the thinning limit of ferroelectric Hf-based oxide nanometer film by applying tensile strain and suppressing interface reactions

Research Project

Project/Area Number	24K21616
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	喜多浩之東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00343145)
Project Period (FY)	2024-06-28 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2025: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000) Fiscal Year 2024: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords	電気・電子材料 / 強誘電体 / 表面・界面物性 / HfO2 / ナノ薄膜
Outline of Research at the Start	Hf系酸化物は10nm以下の膜厚領域においても明確な強誘電性を示すという特徴があるが，薄膜化には限界があり，その克服が求められている。薄膜化に伴う強誘電性の劣化の主要因は，電極界面近傍で電極との反応に起因して酸素欠損が生じ，分極の応答を阻害するためと考えられる。その一方，Hf系酸化物に対する伸長方向の歪みが強誘電性の発現を促進する役割を持つことも明らかになっている。そこで本研究では，素子構造や薄膜形成条件を工夫し，電極界面の反応を抑制しながら，面内に伸長方向に強く歪みを印加した構造として，3nm以下のHf系酸化物の極薄膜における残留分極を増大させる可能性を検証する。