| 研究課題/領域番号 |
20H02189
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
生田目 俊秀 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 特命研究員 (10551343)
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| 研究分担者 |
池田 直樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 主任エンジニア (10415771)
大井 暁彦 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 主任エンジニア (20370364)
塚越 一仁 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, グループリーダー (50322665)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 原子層堆積法 / ナノラミネート構造 / 機能性複合酸化物膜 / 高誘電率 / HfAlOx膜 / HfZrOx膜 / GaNパワーデバイス / ナノラミネート膜 / (HfO2)/(ZrO2)膜 / MIMキャパシタ / 誘電率 / ナノラミネート複合機能膜 / 酸素欠損 / 巨大誘電率 / キャパシタ / 複合酸化物 / 積層膜 / 電気特性 / ZrO2 / Al2O3 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属酸化物を絶縁膜として用いたコンデンサー、DRAMメモリ及びパワーデバイス等の電子デバイスでは、低消費電力を達成するために低電圧駆動、低リーク電流及び高容量が望まれている。
これらのスペックを満足させるために、材料物性から限界のある単一の金属酸化物に代わり、原子層堆積法を用いて、酸化アルミニウムナノ層と異種金属酸化物ナノ層をプログラムして積層したナノラミネート（＝超格子形状）超構造の複合機能性膜を創生して、この複合機能性膜が絶縁膜としての有望性について検討する事を研究の目的とした。
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| 研究成果の概要 |
原子層堆積法(ALD)を用いて、2種類の金属酸化物を原子レベルで交互に積層させたナノラミネート構造からなる機能性複合酸化物膜を作製して、その特性を調べた。(HfO2)m/(ZrO2)nナノラミネート膜では、ALDのm/nサイクル比を調整する事でHf/Zr組成を制御できた。GaNパワーデバイスの絶縁膜として、(HfO2)m/(Al2O3)nナノラミネート構造から作製したHfAlOx膜が優れた信頼性特性を示した。今回、採用したALDによる2種類の金属酸化物からなるナノラミネート構造は、新たなナノ材料設計の点で有望な手法の一つと言える。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で試みた原子層堆積法を用いて原子レベルで制御した2種類の酸化物を積層させて作製したナノラミネート構造は、組合せ及び組成比を幅広く変える事ができ、その結果、ナノレベルでの材料設計ができた。この手法で得られたナノラミネート膜からの構造変化で、その電気的な特性を評価する事で、学術的に有意義な知見を得られた。また、幅広いアプリケーションの1つであるGaNパワーデバイスで、(HfO2)m/(Al2O3)nナノラミネート構造から作製したHfAlOx膜が優れた信頼性特性を示したことから、ゲート絶縁膜として有望な候補材料である事を示せたことは社会的に貢献できたと思う。
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