自己組織化ナノ結晶による強誘電トンネル効果の解明と新規メモリ素子の実現

• 研究課題/領域番号: 24560374
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 福岡大学
• 研究代表者: 西田 貴司 福岡大学, 工学部, 教授 (80314540)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: ナノ結晶 / 強誘電体 / スパッタ法 / 自己組織化 / 原子平坦 / ZnO / 電極膜 / SPM / 原子平坦面 / サファイア / 電気的特性 / BST / マイクロ波素子 / 電子セラミックス / トンネル電流 / 薄膜

研究成果の概要

強誘電体をナノサイズの薄膜とすることで特異なトンネル効果が現れ、トンネル電流は分極に依存するので、これを用いた新型メモリが期待されている。しかし、物性解明のためには理想的な強誘電体トンネル接合を作ることが重要で、超高品質なナノ結晶や膜の形成と評価技術の構築が求められる。本研究では、スパッタ法を改良した新開発のナノ結晶成長手法により各種強誘電体および金属のナノ結晶育成に取り組んだ。研究前期で、作製条件の最適化と改良により自己組織的にサイズ、配置を制御したナノ結晶育成が実現できた。さらに後期には、ナノシートを得、さらに積層や、微小領域や超微小電流の計測を実現できた。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of microwave capacitors and tunable waveguides on (Ba, Sr)TiO3 films deposited on sapphire substrates (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nishida~1, Ryo Onodera~2
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: 39 ページ: 203-206
  • NAID: 130005004326
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Takashi Nishida~1, Kazuyoshi Hatada~1, Ryo Onodera~2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Degradation and improvement of electrical properties of (Ba, Sr)TiO_3 thin film capacitors by heating process
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: 39 ページ: 255-258
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of Microwave Capacitors and Tunable Waveguides on (Ba, Sr)TiO3 Films Deposited on Sapphire Substrates (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nishida and Ryo Onodera
  • 雑誌名: Transaction of Materials Research Society of Japan 巻: Accepted
  • NAID: 130005004326
  • 査読あり
• [雑誌論文] Degradation and Improvement of Electrical Properties of (Ba, Sr)TiO3 Thin Film Capacitors by Heating Process (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nishida, Kazuyoshi Hatada and Ryo Onodera
  • 雑誌名: Transaction of Materials Research Society of Japan 巻: Accepted
  • NAID: 130005004339
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermally stimulated current analysis of defects in sol-gel derived SrTa_2O_6 thin-film capacitors (2012)
  • 著者名/発表者名: Li Lu~1, Takashi Nishida~1~,~2, Masahiro Echizen~1, Yasuaki Ishikawa~1~,~2, Kiyoshi Uchiyama~3, Tadashi Shiosaki~4, Yukiharu Uraoka~1~,~2
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature fabrication of solution-processed InZnO thin-film transistors with Si impurities by UV/O_3-assisted annealing (2012)
  • 著者名/発表者名: Li Lu~1, Masahiro Echizen~1, Takashi Nishida~1~,~2, Yasuaki Ishikawa~1~,~2, Kiyoshi Uchiyama~3, Yukiharu Uraoka~1~,~2
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 2
  • 査読あり
• [学会発表] Defects characterization of piezoelectric films (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nishida
  • 学会等名: International Symposium of Ferroelectric Materials Toward Energy Harvesting
  • 発表場所: Ryukoku University Avanti Kyoto Hall, Kyoto
  • 年月日: 2016-02-24
  • 国際学会
• [学会発表] Deposition of ZnO nanocrystals on atomically flat sapphire surface by sputtering (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nishida~1, Hiroki Fure~1, Hironori Yoshida, Ryotaro Tsujino, Yuta Tominaga, Ryo Kobe
  • 学会等名: 第25回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜開港記念会館
  • 年月日: 2015-12-08
• [学会発表] スパッタリング法を用いたα-Al_2O_3基板上へのZnOナノ結晶育成および結晶性・表面構造の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 触 浩貴, 吉田 裕則, 辻野 椋太郎, 冨永 雄太, 小部 椋, 西田 貴司
  • 学会等名: 平成27年度(第68回)電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 福岡大学, 福岡県
  • 年月日: 2015-09-27
• [学会発表] (Ba,Sr)TiO_3非線形誘電体薄膜の作製とマイクロ波チューナブルフィルタ特性の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西田 貴司, 触 浩貴, 吉田 裕則, 辻野 椋太郎
  • 学会等名: 福岡大学, 福岡県
  • 発表場所: 福岡大学, 福岡県
  • 年月日: 2015-09-27
• [学会発表] Evaluation of crystal defects in Pb(Zr, Ti)O_3 films and fabrication of high quality nanocrystal films (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nishida, Yuta Tominaga, Kosuke Takata
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies- The IUMRS International Conference in Asia 2014 (IUMRS-ICA2014)
  • 発表場所: Fukuoka university
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication and analysis of microwave tunable device using BST thin films on sapphire (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nishida, Yuta Tominaga, Kosuke Takata
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies- The IUMRS International Conference in Asia 2014 (IUMRS-ICA2014)
  • 発表場所: Fukuoka university
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-30
• [学会発表] Fabrication of BST tunable capacitor on sapphire and evaluation of defect properties (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Takata, Yuta Tominaga, Takashi Nishida
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies- The IUMRS International Conference in Asia 2014 (IUMRS-ICA2014)
  • 発表場所: Fukuoka university
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-30
• [学会発表] Yuta Tominaga, Takashi Nishida, Kosuke Takata (2014)
  • 著者名/発表者名: Growth of ferroelectric and conductive atomically flat layer on sapphire substrate for nanosize measurement of ferroelectric nanocrystal
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies- The IUMRS International Conference in Asia 2014 (IUMRS-ICA2014)
  • 発表場所: Fukuoka university
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-30
• [学会発表] サファイア基板の原子平坦表面上を利用した強誘電体PbTiO_3自己組織化ナノ結晶アレイの形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西田 貴司, 高田 幸典
  • 学会等名: 第18回九州薄膜表面研究会
  • 発表場所: 福岡大学
• [学会発表] スパッタ(Ba,Sr)TiO_3薄膜によるマイクロ波チューナブルフィルタ素子の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西田 貴司, 小野寺 亮, 髙田 幸典
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜開港記念会館
• [学会発表] スパッタ(Ba,Sr)TiO_3薄膜の結晶欠陥による特性劣化と加熱処理による特性改善 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西田 貴司, 小野寺 亮, 髙田 幸典
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜開港記念会館
• [学会発表] 強誘電体薄膜でのTSCの応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西田 貴司
  • 学会等名: 第1回熱刺激電流測定法に関する研究会(TSC研究会)
  • 発表場所: 東京工業大学, 大岡山キャンパス
  • 招待講演
• [図書] 熱刺激電流を用いた材料・デバイス開発の最前線 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩本光正, 工藤一浩, 中村雅一, 松島敏則, 秦川江, 安達千波矢, 大橋昇, 吉田郵司, 山田俊樹, 大友明, 田口大, 佐藤一石, 串田一雅, 栗山一男, 西田貴司, 田中優実, 佐々木匠, 平山泰生, 吉田福蔵, 与名本欣樹, 秋永広幸, 角谷透, 野田周一, 島久
  • 総ページ数: 246
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] 西田貴司教授
  • URL: http://e-m.skr.jp/
• [備考] 福岡大学研究者情報 ( 工学部 電気工学科 教授 西田 貴司 )
  • URL: http://resweb2.jhk.adm.fukuoka-u.ac.jp/FukuokaUnivHtml/info/5888/R107J.html
• [備考] 西田貴司准教授
  • URL: http://e-m.skr.jp/
• [備考] 福岡大学工学部 西田貴司准教授
  • URL: http://resweb2.jhk.adm.fukuoka-u.ac.jp/FukuokaUnivHtml/info/5888/R107J.html
• [備考] 西田貴司 准教授
  • URL: http://e-m.skr.jp/