Si素子上への強誘電体超格子のヘテロ成長による超強誘電体極限材料の創成

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07248209
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 田畑 仁 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (00263319)
• 研究分担者: 川合 知二 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20092546)
• キーワード: 強誘電体薄膜 / 強誘電体人工格子 / Si素子 / 集積化知能システム / レーザーアブレーション

研究概要

極限集積化知能デバイスを実現するため、(1)集積化知能システム極限材料の創製および(2)シリコン知能エレクトロニクスとの融合という2つのアプローチにより新しいデバイス材料の形成を目指す。本年度は、強誘電体人工格子を創製し、主に方法(1)によるアプローチを実施した。
具体的には、レーザアブレーション法によりSrTiO_3BaTiO_3超格子およびBi系層状強誘電体人工格子を作製した。前者においては、格子のミスマッチにより積層界面にはGPaオーダーの大変大きな応力が結晶化学的に導入できることが明らかになった。この結晶歪により正方晶の性質が強調された。この圧力効果により人工格子は(Sr, Ba)TiO_3固溶体の単相膜と比較して、高温/高周波数においても高い誘電特性を示した。このように、積層界面に発生する格子歪により、大きな結晶化学的な圧力を常温・常圧でも導入することで、新規の超強誘電特性発現が期待できる。さらに格子歪による結晶構造のピンニング効果により、構造相転移温度(キュリー温度)の高温化への道を拓くものとして期待できる。さらに層状構造をもつBi系層状強誘電体人工格子においては、次元性および結晶対称性を制御することにより強誘電性を人工的に変化させることが可能となった。高度化された知能システムへの適用が期待される極限材料の創出および誘電特性のメカニズムを解明していくうえで、計算化学と組み合わせた人工格子による物質創成は非常に有効であると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] H. Tabata: "Strained BaTiO_3/SrTiO_3 superlattices formed by a laser ablation technique and their high dielectric properties." Jpn. J. Appl. Phys.34 No.2A. 544-547 (1995)
• [文献書誌] H. Tabata: "Formation of Bi-based Layered Oxide Films by a Laser Ablation Technique." Jpn. J. Appl. Phys.34. 5146-5149 (1995)
• [文献書誌] H. Tabata: "Construction of Strained superllatices and Their Dielectric Properties." Mat. Res. Soc. Proc.361. 453-464 (1995)
• [文献書誌] H. Tabata: "Film Formation of the Perovskite Type Materials(MTiO_3; M=Ca, Sr, Ba, Pb)by a Laser Deposition." Mat. Res. Soc. Proc.361. 533-538 (1995)
• [文献書誌] O. Nakagawara: "Effect of buffer layers in epitaxial growth of SrTiO_3 thin film on Si(100)" J. Appl. Phys.78. 7226-7230 (1995)
• [文献書誌] S. Honstu: "Formation of YBa_2Cu_3O_<7-V>/BaTiO_3 multistructures by pulsed laser deposition for high-temperature superconducting device applications" Appl. Phys. Lett.67. 554-556 (1995)
• [文献書誌] 田畑 仁: "強誘電体薄膜メモリ" サイエンスフォーラム社, 377 (1995)