薄膜安定化した極性酸化物半導体におけるマルチレベル強誘電メモリ機能の実証

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02423
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26020:無機材料および物性関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 藤原 宏平 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50525855)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 酸化物エレクトロニクス / 酸化物半導体 / 強誘電体

研究成果の概要

強誘電メモリ素子の新規候補材料として、高い電気伝導性と強誘電性が単一の物質で発現可能なLiNbO3型酸化物半導体ZnSnO3に着目し、素子動作原理となる強誘電分極反転（電界印加により酸化物層の電気分極の方向が変わる）の観測に向けた研究に取り組んだ。X線光電子分光によりZnSnO3およびMgSnO3薄膜中の金属イオンの価数を明らかにした。分極反転評価に用いる積層構造のボトム電極に適用可能な新規コランダム型導電性酸化物(Cr,Ru)2O3を開発した。

自由記述の分野

酸化物エレクトロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

合成が困難なためこれまで物性がほとんど明らかにされていないZnSnO3を用いた研究を実施したことで、関連物質の薄膜化研究およびエレクトロニクスへの応用を目指した素子化研究が加速するものと期待される。真空成膜プロセスの高い非平衡性を利用した新物質(Cr,Ru)2O3の開発および異常原子価Ru3+の発見は、酸化物物質の合成に新たなアプローチを提示するものであり、その学術的意義は大きい。