1992 Fiscal Year Annual Research Report
電子デバイスにおける自己学習機能の創出とニューラルネットへの応用
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04402035
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石原 宏 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (60016657)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
會澤 康治 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (40222450)
浅野 種正 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (50126306)
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| Keywords | ニューラルネット / 自己学習機能 / 強誘電体 / MOSFET / ニューロ素子 |
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| Research Abstract |
本研究では、強誘電体薄膜をゲート絶縁膜に用いたMOSFETを作製し、その自己学習機能を実験的に明かにすることを目標としている。本年度は、この自己学習型FETの実現のための基礎として、強誘電体薄膜のPbTio_3、PZT(PbZrTiO_3)などの形成を行った。
まず、原料としてPbOとTiO_2を用い、抵抗加熱のるつぼと電子ビームを利用した2元真空蒸着法によりPbTiO_3を形成した。成長温度が550〜650℃において良好な結晶性を持つPbTiO_3薄膜の形成に成功した。しかし、特に自発分極の反転する抗電界以上でのリーク電流が大きく、良好な強誘電特性は得られなかった。
そこで次にジルコニウム(Zr)を添加したPZTの形成を行った。PZTはリーク電流が小さく、抗電界が小さいため、良好な強誘特性が期待できる。原料はPbOおよびTiO2とZrO2の混合焼結体を用いた。基板界面でのZrO_2の形成を抑制するために、蒸着開始時にはPbOのみを供給し、つづいてTiO_2とZrO_2も蒸着する2ステップ方式を採用することにより、Pt基板上に、リリーク電流が小さく、c軸に優先配向したPZT膜を得ることに成功した。強誘電特性を測定したところ、膜厚230nmのPZTにおいて、残留分極2.2μC/cm^2、抗電界23kv/cm、比誘電率358を得た。これらの値を用いて、自己学習MISダイオードの特性を試算したところ、2V、20nsecのパルスを入力信号とすると、4回の信号入力によりデバイスが学習し、デバイス特性が反転することが期待できる。
以上より、2元真空蒸着法により形成したPZTが自己学習型MOSFETのゲート絶縁膜として有望との知見が得られた。
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[Publications] K.Aizawa: "Formation of ferroelectric BaMgF4 films on GaAs substrates" Jpn.J.Appl.Phys.31. 3232-3234 (1992)
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[Publications] S.Ueno: "Preparation of PbTiO3 films utilizing self control machanism of Stoichiometric composition in dual-beam evaporation method" Jpn.J.Appl.Phys.31. 2982-2984 (1992)
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[Publications] H.lshiwara: "A proposal of self-learning neuron circuitc with high-density synapes connections of ferrielectric thin films" Ext.Avstracts of 1992 Intern.Conf.on Solid State Devices and Materials. 689-690 (1992)
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[Publications] H.lshiwara: "Proposal of adaptive-learning neuron circuits with ferroelectric analog-memory weights" Jpn.J.Appl.Phys.32. 442-446 (1993)
