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走査型複合プローブ顕微鏡を用いた強誘電体薄膜のナノレベル評価による劣化現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 09750361
研究種目

奨励研究(A)

配分区分補助金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関姫路工業大学

研究代表者

藤沢 浩訓  姫路工業大学, 工学部, 助手 (30285340)

研究期間 (年度) 1997 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
1998年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1997年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワード強誘電体薄膜 / MOCVD / PZT / 劣化現象 / SPM / 結晶粒 / 結晶粒界 / 単結晶 / 疲労特性 / 相互拡散
研究概要

マクロレベルの電気的特性に加え,走査型複合プローブ顕微鏡(SPM)によりナノレベルの電気的特性を測定・評価することにより,強誘電体メモリーの実用化における最大の問題点である各種の劣化現象を解明・克服することを目的として研究を推進するとともに研究成果の総括を行った。以下に本研究で得られた知見をまとめる。
(1) AFMによる電流同時測定において結晶粒界を流れるリーク電流が明確に観察された試料とほとんど観察されなかった試料の結晶粒,結晶粒界の構造観察・組成分析をTEM,EDXを用いて行った。リーク電流が多い試料では結晶粒界及び下部電極界面近傍の組成が正規組成から大きくずれていることがわかった。一方,リーク電流の少ない試料では柱状の結晶粒が密に詰まっており,結晶粒内部・結晶粒界の組成はほぼ正規組成であった。これらのことから,結晶粒界及び下部電極界面における異相がリーク電流の増大を招いていることが明らかになった。
(2) MOCVD原料の純度がPZT薄膜の電気的特性に及ぼす影響について調べた。その結果,MOCVD原料を高純度化することでPZT薄膜の劣化現象が抑制できることがわかった。
(3) SPMによる電気的特性の測定及び上記(1),(2)に示した研究成果から結晶粒界の排除及びMOCVD原料の高純度化により特性の向上が期待できるという知見が得られた。そこで高純度MOCVD原料を用いて単結晶PZT薄膜の作製を行い,多結晶PZT薄膜との比較のもとにその電気的特性の膜厚依存性を評価し,結晶粒界の影響について調べるとともに単結晶化の有効性を検証した。その結果,結晶粒界を持たない単結晶PZT薄膜は多結晶膜に比べその電気的特性の膜厚依存性が小さく,分極反転の繰り返しに伴う劣化の度合いも小さかった。したがって強誘電体薄膜の劣化現象の克服には単結晶化が非常に有効であると結論できた。

報告書

(2件)
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (12件)

  • [文献書誌] Masaru Shimizu et.al: "Influence of the Purity of Source Precursors on the Electrical Properties of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films Prepared by Metalorganic Chemical Vapor Deposition" Japanese Journal of Applied Physics. 37. 5132-5136 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa et.al: "Electrical properties of PZT thin films grown on Ir/IrO_2 bottom electrodes by MOCVD" Integrated Ferroelectrics. 21. 107-114 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa et.al: "Dependence of Electrical Properties of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films on the Grain Size and Film Thickness" Proceedings of 11th International Symposium on Applications of Ferroelectrics. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Masaru Shimizu et.al: "Refinement of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films Grown by MOCVD" Proceedings of 11th International Symposium on Applications of Ferroelectrics. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa et.al: "Control of Grain Size of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films by MOCVD and the Effect of Size on the Electrical Properties" Meterial Reseach Society Symposium Proceedings. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Masaru Shimizu et.al: "Effects of the Purity of Metalorganic Sources on the Electrical Properties of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films by MOCVD" Meterial Reseach Society Symposium Proceedings. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa et.al: "Simultaneous Observation of the Surface Topography and Current Flow of PZT Thin Films Using an Atomic Force Microscope" Integrated Ferroelectrics. 18. 71-78 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa et.al: "Investigation of the current path of Pb(Zr,Ti)O_3 thin films using an atomic force microscope with simultaneous current measurement" Applied Physics Letters. 71. 416-418 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Masaru Shimizu et.al: "Step Coverage Characteristics of Pb(Zr,Ti)O_3 thin films on Various Electrods Materials by Metalorganic Chemical Vapor Deposition" Japanese Journal of Applied Physics. 36. 5808-5811 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Masaru Shimizu et.al: "Properties of Suputtered Ir and IrO_2 Electrodes for PZT Capacitors" The 8th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics Extended Abstracts. 124-127 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Masaru Shimizu et.al: "Effects of Sputtered Ir and IrO_2 Electrodes on the Properties of PZT Thin Films Deposited by MOCVD" Material Reseach Society Symposium Proceedings. 493(印刷中). (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Masaru Shimizu et.al: "Pb(Zr,Ti)O_3 thin film deposition on Ir and IrO_2 electrodes by MOCVD" Proceedings of 9th International Meeting of Ferroelectricty. (印刷中). (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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