| 研究概要 |
Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)薄膜の光励起CVD成長において、結晶性、膜組成、成長速度及び電気的特性に光照射が及ぼす効果について調べた。また酸素源の違いによる光照射効果についても調べた。
原料にはPb(C_2H_5)_4,Zr(O-t-C_4H_9)_4,Ti(O-i-C_3H_7)_4さらに酸素源にはO_2及びNO_2を用いた。
O_2を酸素源として成長したPZT膜の結晶構造はガス供給量や基板温度に依存し、正方晶及び菱面体晶糸のものが得られ、成長パラメータにより結晶構造が制御されることが認められた。光照射が配向性の改善に及ぼす効果が、Pt/SiO_2/Si上に成長させた正方晶系PZT配向膜において観察された。
電気的特性に大きく関与する膜組成比は原料ガス供給量の制御により大幅に制御可能であることがわかった。さらに細かい範囲での組成比の制御が光照射により行えることも確認された。
光励起プロセスによるPZT膜(膜厚280-320nm)の比誘電率は約100-600と光励起を行わない場合に比べ大きな値を示した。また強誘電性を示す良好なD-Eヒステリシスカーブも得られ、残留分極値は20-35μC/cm^2抗電界は70-90kV/cmを示した。メモリデバイス応用において重要なスイッチング特性に関しては、分極反転電荷密度20-30μC/cm^2,スイッチング時間50-70nsのものが得られた。またリーク特性も10^<-8>A/cm^2程度のものが再現性よく得られている。
NO_2を酸素源として用いた光励起CVDにおいては、O_2を用いた場合に比べ約50℃低温でペロブスカイトPZT相が形成されたり、低リークの効果が見られたが、これらはZr原料の供給量の少ない成長条件下でのみ見られた。Zr原料濃度が高いと、結晶構造や組成、電気的特性に与える効果はO_2を用いた場合とほぼ同様な効果のみ現れた。
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