| 研究課題/領域番号 |
12650348
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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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| 研究分野 |
電子デバイス・機器工学
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| 研究機関 | 姫路工業大学 |
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研究代表者 |
丹生 博彦 姫路工業大学, 工学部, 教授 (40047618)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| 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 |
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| 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。
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