原子層MOCVD法による超低〜超高誘電体多層超格子酸化膜の作製

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07248205
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 小田 俊理 東京工業大学, 量子効果エレクトロニクス研究センター, 教授 (50126314)
• Keywords: 高誘電体 / MOCVD法 / 原子層結晶成長 / シミュレーション / 表面モフォロジー / X線回折

Research Abstract

1.酸化物多層超格子の誘電特性のシミュレーション:歪超格子構造による原子配列の変位に対応する誘電特性の変化を予想する目的で、分子軌道法による計算機シミュレーション法を開発した。ペロブスカイト型酸化物に対するクラスターモデルを作製し、DV-Xα法により電子状態を求め、電界印加時の電子波動関数の重心位置のずれを計算して原子の分極を求めた。
2.原子層制御MOCVD酸化物多層超格子誘電体薄膜製造装置の製作:予備実験に使用したMOCVD装置を改造して、原料供給機構と超音波式原料供給モニターを装備した。
3.原子層MOCVD法によるSrTiO_3薄膜の堆積:原料同時供給法と比較して、原料を交互に供給する原子層制御MOCVD法は原子のマイグレーションが促進されるので、表面モフォロジーの平滑な薄膜を堆積できることを、原子間力顕微鏡観察により確かめた。
4.歪による原子配列の変位:格子定数の異なる基板上への超薄膜の堆積により、原子配列に歪を与えて自然の場合とは格子間隔の異なる結晶を作製できることを、X線回折により確かめた。
5.シリコン基板上への酸化物薄膜堆積:酸化剤を間欠的に供給する方法により、シリコン基板が酸化されてアモルファス層を形成することを極力抑えて結晶性酸化物薄膜を堆積することができることを明らかにした。
6.誘電体薄膜の電気特性:シリコン基板上に蒸着した白金電極上に、SrTiO_3薄膜を50ナノメートル堆積し、その上に金電極を蒸着して、電気特性を測定した。誘電率は1KHzから5MHzにわたって一定で80であった。

Research Products

• [Publications] S. Oda: "Superconductivity and Surface Morphology of YBCO Thin Films Prepared by Metal-organic Chemical Vapor Deposition" IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 5. 1801-1804 (1995)
• [Publications] S. Oda: "Atomic Layer-by-Layer MOCVD of Oxide Superconductors" Journal de Physique IV. C5. 379-390 (1995)
• [Publications] S. Yamamoto: "Advances in Superconductivity VII" Springer-Verlag, Tokyo, 979-982 (1995)