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強誘電体ゲートトランジスタの開発に向けての界面の改良と電子的特性評価

研究課題

研究課題/領域番号 12650348
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・機器工学
研究機関姫路工業大学

研究代表者

丹生 博彦  姫路工業大学, 工学部, 教授 (40047618)

研究分担者 藤沢 浩訓  姫路工業大学, 工学部, 助手 (30285340)
清水 勝  姫路工業大学, 工学部, 助教授 (30154305)
研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2001年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2000年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワード強誘電体ゲートFET / MFIS構造 / PZT薄膜 / Al_2O_3薄膜 / MFSデバイス / PFM観察 / MOCVD / TiO_2薄膜 / MFS型デバイス / 強誘電性のAFM観察 / MOCVD法
研究概要

強誘電体ゲートトランジスタの基板として期待されているSi結晶を基板(S)とするMFIS(Metal Ferroelectric Insulator Semiconductor)構造に着目し研究を進めた。強誘電体F層にMOCVD法によるPZT薄膜を採用して、バッファI層には3種類の(プラズマ酸化法によるAl_2O_3、スパッタ法によるMgOおよびMOCVD法によるTiO_2)薄膜を採用した場合について界面特性に主眼をおいた実験的検討を行った。その成果は以下のように要約される。
1.マイクロ波励起プラズマ酸化によるAl_2O_3薄膜またはスパッタ法によるMgO薄膜をI層とするMFISダイオードにおいて、PZTの強誘電性によるC-Vヒステリシスが観測された。後者構造の方が前者より結晶性の良いPZT薄膜が得られたが、DLTS測定による界面準位密度の値は1桁多い10^<12>eV^<-1>cm^<-2>オーダーとなった。
2.p-Si基板上にMOCVD法により作製したTiO_2薄膜をI層とするMFISダイオードのC-V測定において、上記1に比べ幅が大きく(2V以上)かつ形の良いメモリウィンドが観測された。
3.上記3種類いずれのI層を用いたMFISダイオードについて観測されたC-Vメモリウィンドは、理想的MFISダイオードの解析から得られるものに比べて幅と形が異なり、電荷注入型ヒステリシスも観測された。これらの結果から、メモリウィンドが開くときの層への印加電圧配分比を軽減させることが重要課題となることが実験的に明らかとなった。
4.180°分域のみを持つPZT薄膜について圧電応答顕微鏡による観察を行ない、その薄膜キャパシタ構造においては、分極反転中にも潜在核のみによる分極反転過程から新しい核が発生する過程へと変化することを見出された。
5.Ir/SiO_2/Si基板上にPZTを395℃の低温成膜を成し遂げ、キャパシタ(Ir/PZT/Ir)のD-E特性から、そのPZT薄膜はMFIS-FETに必要とされる残留分極量を十分有することが示された。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (36件)

  • [文献書誌] H.Fujisawa et al.: "Observations of Island Structures at the Initial Growth Stage of PbZr_xTi_<1->_xO_3 Thin Films Prepared by Metalorganic Chemical Vapor Deposition"Japanese Journal of Applied Physics. 39. 5446-5450 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Shimizu et al.: "Preparation of Ir-Based Thin Film Electrodes by MOCVD"Proceedings of the 12th IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectrics. (印刷中).

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Fujisawa et al.: "Observation of Polarization Reversal Processes in Pb(Zr, Ti)O_3 Thin Films Using Atomic Force Microscopy"Proceedings of the 12th IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectrics. (印刷中).

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Shimizu et al.: "MOCVD of Ir and IrO_2 Thin Films for PZT Capacitors"Materials Research Society Symposium Proceedings. 655. CC10.4.1-CC10.4.6 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Fujisawa et al.: "Piezoresponse Measurements for Pb(Zr, Ti)O_3 Island Structure Using Scanning Probe Microsconv"Materials Research Society Symposium Proceedings. 655. CC1.10.1-CC1.10.10 (2001)

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  • [文献書誌] 藤沢浩訓 他: "I層にMgOを用いたMIS及びMFIS構造の作製とその評価"電子情報通信学会技術研究報告書. SDM2000-233. 33-37 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Fujisawa et al.: "Characterization of I/S interface in MFIS structure using deep level transient spectroscopy"Ext.Abs.of 1st Int.Meeting on Ferroelectric Random Access Memories. FED-175. 192-193 (2001)

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  • [文献書誌] H.Fujisawa et al.: "Low-Temperature Fabrication of Ir/Pb(Zr, Ti)O_3/Ir Capacitors Solely by Metalorganic Chemical vapor Deposition"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 5551-5553 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Shimizu et al.: "Low Temperature Growth of PZT Thin Films and Its Application to Ir/PZT/Ir Capacitors"Ext.Abs.of 1st Int.Meeting on Ferroelectric Random Access Memories. FED-175. 44-45 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Okaniwa et al.: "Low Temperature MOCVD of Pb(Zr, Ti)O_3 Thin Films Using Seeds"Ext.Abs.of 1st Int.Meeting on Ferroelectric Random Access Memories. FED-175. 91-92 (2001)

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  • [文献書誌] 藤沢浩訓 他: "圧電応答顕微鏡による強誘電体Pb(Zr, Ti)O_3薄膜の分極反転過程の観察"材料. 51(印刷中)(未定). (2002)

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  • [文献書誌] H.Fujisawa et al.: "Observations of Initial Growth Stage of Epitaxial Pb(Zr, Ti)O_3 Thin Films on SrTiO_3(100) Substrate by MOCVD"Journal of Crystal Growth. (印刷中). (2002)

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  • [文献書誌] Hironori Fujisawa, Masaru Shimizu, Hirohiko Niu et al: "Observations of Island Structures at the Initial Growth Stage of PbZr_xTi_<1-x>O_3 Thin Films Prepared by Metalorganic Chemical Vapor Deposition"Japanese Journal of Applied Phvsics. 39. 5446-5450 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaru Shimizu, Hironori Fujisawa, Hirohiko Niu et al: "Preparation of Ir-Based Thin Film Electrodes by MOCVD"Proceedings of the 12th IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectrics. (in press).

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa, Masaru Shimizu, Hirohiko Niu et al: "Observation of Polarization Reversal Processes in Pb(Zr, Ti)O_3 Thin Films Using Atomic Force Microscopy"Proceedings of the 12th IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectrics. (in press).

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaru Shimizu, Hironori Fujisawa, Hirohiko Niu et al: "MOCVD of Ir and IrO_2 Thin Films for PZT Capacitors"Materials Research Society Symposium Proceedings. 655. CC10.4.1-6 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa, Masaru Shimizu, Hirohiko Niu et al: "Piezoresponse Measurements for Pb(Zr, TI)O_3 Island Structure Using Scanning Probe Microscopy"Materials Research Society Symposium Pro-ceedings. 655. CC10.1.1-10 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa, Masaru Shimizu, Hirohiko Niu et al: "Preparation and Characterization of MIS and MFIS Structures losing MgO Buffer I-Layer (in Japanese)"Technical Report of IEICE, SDM 2000-233 (2001-3). 33-37 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa, Masaru Shimizu, Hirohiko Niu et al: "Characterization or I/s interlace MFIS structure using deep level transient spectroscopy"Ext. Abs. of 1st Int. Meeting on Ferroelectric Random Access Memories (FED-175). 192-193 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa, Masaru Shimizu, Hirohiko Niu et al: "Low Temperature Fabrication of Ir/Pb(Zr, Ti)O_3/Ir Capacitors Solely by Metalorganic Chemical vapor Deposition"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 5551-5553 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaru Shimizu, Hironori Fujisawa, Hirohiko Niu at al: "Low Temperature Growth of PZT Thin Films and Its Application to Ir/PZT/Ir Capacitors"Ext. Abs. of 1st Int. Meeting on Ferroelectric Random Access Memories (FED-175). 44-45 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa, Masaru Shimizu, Hirohiko Niu et al: "Low Temperature MOCVD of Pb(Zr, Ti)O_3 Thin Films Using Seeds"Ext. Abs. of 1st Int. Meeting on Ferroelectric Random Access Memories (FED-175). 91-92 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa, Masaru Shimizu, Hirohiko Niu et al: "Observations of Polarization Switching Processes in Ferroelectric Pb(Zr, Ti)O_3 Thin Films Using Piezoresponse Scanning Force Microscopy (in Japanese)"Zairyo. 51(in press). (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hironori Fujisawa, Masaru Shimizu, Hirohiko Niu et al: "Observations of Initial Growth Stage of Epitaxial Thin Films on SrTiO_3(100) Substrate by MOCVD"Journal of Crystal Growth. (in press). (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Fujisawa et al.: "Characterization of I/S interface in MFIS structure using deep level transient spectroscopy"Ext. Abs. of 1st Int. Meeting on Ferroelectric Random Access Memories. FED-175. 192-193 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Fujisawa et al.: "Low-Temperature Fabrication of Ir/Pb(Zr,Ti)O_3/Ir Capacitors Solely by Metalorganic Chemical vapor Deposition"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 5531-5553 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Shimizu et al.: "Low Temperature Growth of PZT Thin Films and Its Application to Ir/PZT/Ir Capacitors"Ext. Abs. of 1st Int. Meeting on Ferroelectric Random Access Memories. FED-175. 44-45 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Okaniwa et al.: "Low Temperature MOCVD of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films Using Seeds"Ext. Abs. of 1st Int. Meeting on Ferroelectric Random Access Memories. FED-175. 91-92 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 藤沢 浩訓 他: "圧電応答顕微鏡による強誘電体Pb(Zr,Ti)O_3薄膜の分極反転過程の観察"材料. (未定). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Fujisawa et al.: "Observations of Initial Growth Stage of Epitaxial Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films on SrTiO_3(100) Substrate by MOCVD"Journal of Crystal Growth. (印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Fujisawa et al.: "Observations of Island Structures at the Initial Growth Stage of PbZr_xTi_<1-x>O_3 Thin Films Prepared by Metalorganic Chemical Vapor Deposition"Japanese Journal of Applied Physics. 39. 5446-5450 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Shimizu et al.: "Preparation of Ir-Based Thin Film Electrodes by MOCVD"Proceedings of the 12th IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectrics. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Fujisawa et al.: "Observation of Polarization Reversal Processes in Pb (Zr, Ti) O_3 Thin Films Using Atomic Force Microscopy"Proceedings of the 12th IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectrics. (印刷中).

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Shimizu et al.: "MOCVD of Ir and IrO_2 Thin Films for PZT Capacitors"Materials Research Society Symposium Proceedings. 655 (印刷中).

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Fujisawa et al.: "Piezoresponse Measurements for Pb (Zr, Ti) O_3 Island Structure Using Scanning Probe Microscopy"Materials Research Society Symposium Proceedings. 655 (印刷中).

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 藤沢浩訓 他: "I層にMgOを用いたMIS及びMFIS構造の作製とその評価"電子情報通信学会技術研究報告書. SDM2000-233. 33-37 (2001)

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      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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