Elucidation of Mechanism of Dynamic Lattice Matching of HfO2-ZrO2-based Buffer Layers and Their Applicatoin to Functional Devices Using Perfect Crystalline Films

• Project/Area Number: 25K01258
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 関 宗俊 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40432439)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2027: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2026: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2025: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
• Keywords: 強誘電体酸化物 / マルテンサイト変態 / エピタキシャル成長 / バッファ層

Outline of Research at the Start

本研究では、HfO2-ZrO2固溶体(HZO)から成るバッファ層が示す、動的格子整合の機構の解明を目指す。HZOバッファ層は結晶薄膜の構造に応じて、自らダイナミックに結晶構造を変化させて、薄膜と格子整合する。そのため、極めて高品質な薄膜の成長が可能である。この動的格子整合の機構を完全に解明し、超高品質結晶薄膜創製の設計指針を得る。さらに、このバッファ層上に成長させた薄膜を、様々な機能素子に応用展開し、これらの素子が従来にない優れた性能を示すことを実験的に確認することにより、HZO層が超高品質結晶薄膜および革新的機能デバイス創製のための汎用的かつ有用なプラットフォームになりうることを実証する。