1993 Fiscal Year Annual Research Report
光励起CVD法によるPZT系強誘電体薄膜の作製とメモリデバイスへの応用
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04452176
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
塩崎 忠 京都大学, 工学部, 助教授 (80026153)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 勝 京都大学, 工学部, 助手 (30154305)
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| Keywords | PZT薄膜 / 光MOCVD / オゾン / リーク特性 / 絶縁破壊電圧 / バッファ層 / スイッチング速度 / ドメイン |
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| Research Abstract |
当該年度は前年度に引き続き、Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)薄膜の成長を行いその特性を調べたが、とりわけ酸素源としてO_3(オゾン)を用いた効果、PbTiO_3初期層を用いたPZT薄膜の二段階成長、及びスイッチング特性においてスイッチング時間とドメインの核速度との関係について新たな知見を得た。
PZT薄膜の光MOCVD成長において、酸素源として従来のO_2に代えO_2+O_3(0-11wt%)、UV+O_2+O_3等O_3の添加効果及び紫外光照射効果の詳細を調べた。その結果、O_3添加や光照射はPZTの成長温度、成長速度、結晶性等にはそれほど大きな影響を及ぼさないが、電気的特性、とりわけリーク特性における絶縁破壊電圧に大きな影響を及ぼすことが見いだされた。O_2を用いて作製したものに比べO_3を添加して成長させたPZT膜の方が高い絶縁破壊電圧を示し、さらに光照射を併用するとより高い絶縁破壊電圧を示すようになる。これはO_3や光照射を併用することでPZT膜の緻密性が向上するためであろうと思われる。
PZT薄膜の成長においてZr組成が多い領域での菱面体晶系PZT薄膜を得るには、ZrO_2析出やパイロクロア相形成を防ぐためかなりの高温が必要とされたが、PbTiO_3層(20-100nm)をバッファ層としPZT膜を成長させる(二段階成長)と容易にかつ低温で菱面体晶系PZT薄膜が得られた。PbTiO_3は二次元成長していることを明らかにすると同時に、このPbTiO_3バッファ層の配向を変えることによりPZT薄膜の配向性及び電気特性を制御する事に成功した。
分極反転によるスイッチングにおいて電極面積とスイッチング速度との関連を明らかにすると同時に、スイッチング速度は反転ドメインの核速度で決められることを示した。
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[Publications] Masaru Shimizu: "Growth and Characterization of Ferroelectric Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films by MOCVD Using a 6 Inch Single Water CVD System" Mat.Res.Soc.Proc.310. 255-260 (1993)
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[Publications] Takuma Katayama: "Switching Kinetics of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films Grown by Chemical Vapor Deposition" Jpn.J.Appl.Phys.32. 3943-3949 (1993)
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[Publications] Masaru Shimizu: "Thin Film Growth of Pb(Zr,Ti)O_3 by Photoenhanced Metalorganic Chemical Vapor Deposition Using NO_2" Jpn.J.Appl.Phys.32. 4074-4077 (1993)
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[Publications] Takuma Katayama: "Effects of Growth Rate on Electrical Properties of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films Grown by Chemical Vapor Deposition" Jpn.J.Appl.Phys.32. 5062-5066 (1993)
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[Publications] Tadashi Shiosaki: "Large Area Growth of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films by MOCVD" to be published in Integrated Ferroelectrics. (1994)
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[Publications] Masaru Shimizu: "Photoenhanced MOCVD of PbZr_2Ti_<1-x>O_3 Thin Films" to be published in Appl.Surg.Sci. (1994)
