電気多重極子を利用した超高密度強誘電体ゲート不揮発性論理演算素子の創製

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360153
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 藤村 紀文 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50199361)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 高密度メモリ / 不揮発性論理演算素子 / 強誘電体メモリ / 電気多重極子

研究概要

分極機能型強誘電体ゲート電界効果トランジスタの特性におよぼす電気多重極子の効果を精査し、その指導原理を構築することを目的とした検討を行った。インピーダンス分光と集中定数モデルを用いた解析から、極性半導体の自発分極の効果により低電圧でのオンオフ動作が可能であることを明らかにした。また低温プロセスや微細化プロセスの開発も行った.低温プロセスで作製した分極機能型強誘電体ゲート電界効果トランジスタのチャネル移動度に及ぼす強誘電分極ドメインの影響を調べた結果、キャリアは強誘電体分極ドメイン壁によって散乱されるが、強誘電体を単分極化することで高い移動度が得られることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Local pH control by electrolysis for ZnO epitaxial deposition on a Pt cathode (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Yagi, Y. Kondo, Y. Satake, A. Ashida, N. Fujimura
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: Vol.62 ページ: 348-353
  • 査読あり
• [雑誌論文] 酸化亜鉛単結晶基板の極性面の違いによる表面処理方法とエピタキシャル成長過程の相違材料 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村立, 藤村紀文
  • 雑誌名: 材料 巻: 60巻 ページ: 983-987
  • 査読あり
• [雑誌論文] ZnO crystal growth on microelectrode by electrochemical deposition method IOP Conf (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kondo, A. Ashida, N. Nouzu, N. Fujimura
  • 雑誌名: Series : Materials Science and Engineering 巻: Vol.18 ページ: 0920431-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of ferroelectric polarization domain structure on electronic transport property of ferroelectric ZnO heterostructure (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, T. Fukushima, T. Yoshimura, N. Fujimura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: Vol.50 ページ: 09NA06 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initial growth process in electrochemical deposition of ZnO (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Ashida, N. Nouzu, N. Fujimura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: Vol.50 ページ: 05FB12 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impedance analysis of controlled-polarization-type ferroelectric-gate thin film transistor using resistor-capacitor lumped constant circuit (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, K. Maeda, T. Yoshimura, A. Ashida, N. Fujimura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: Vol.50 ページ: 04DD16-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic transport property of a YbMnO_3/ZnO heterostructure (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, T. Fukushima, T. Yoshimura, N. Fujimura
  • 雑誌名: Journal of The Korean Physical Society 巻: Vol.58 ページ: 792-796
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface preparation of ZnO single-crystal substrate for the epitaxial growth of ZnO thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, K. Masuko, A. Ashida, T. Yoshimura, N. Fujimura
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: Vol.318 ページ: 516-518
  • 査読あり
• [雑誌論文] 定電流電気化学堆積法による酸化亜鉛薄膜の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 芦田淳, 藤村紀文
  • 雑誌名: 材料 巻: 59巻 ページ: 681-685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and magneto-transport properties of Zn^<0.88-x> Mg_xMn^<0.12> O/ZnO heterostructures grown on ZnO single-crystal substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Masuko, T. Nakamura, A. Ashida, T. Yoshimura, N. Fujimura
  • 雑誌名: Advances in Science and Technology 巻: Vol.75 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct piezoelectric properties of Mn-doped ZnO epitaxial films (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshimura, H. Sakiyama, T. Oshio, A. Ashida, N. Fujimura
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.49 ページ: 021501-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth process observation of homoepitaxial ZnO thin films using optical emission spectra during pulsed laser deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, K. Masuko, A. Ashida, T. Yoshimura, N. Fujimura
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: Vol.518 ページ: 2971-2974
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of cathodic potential for deposition of ZnO by constant-current electrochemical method (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Nouzu, A. Ashida, T. Yoshimura, N. Fujimura
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: Vol.518 ページ: 2957-2960
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of carrier modulation in channel of ferroelectric-gate transistors having polar semiconductor (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, T. Yoshimura, K. Masuko, K. Maeda, A. Ashida, N. Fujimura
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: Vol.518 ページ: 3026-3029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contribution of s-d exchange interaction to magnetoresistance of ZnO-based (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Masuko, A. Ashida, T. Yoshimura, N. Fujimura
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.80 ページ: 125313 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron transport properties of Zn^<0.88> Mn^<0.12> O/ZnO modulation-doped heterostructures (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Masuko, A. Ashida, T. Yoshimura, N. Fujimura
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science & Technology B 巻: Vol.27 ページ: 1760-1764
  • 査読あり
• [学会発表] P(VDF-TeFE)/ZnOヘテロ構造の電子輸送特性のチャネル膜厚依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田裕明, 吉村武, 藤村紀文
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] ZnOチャネル上へのナノギャップ電極の形成と伝導特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野村侑平, 山田裕明, 吉村武, 藤村紀文
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] 大気非平衡プラズマを用いて低温成長したZnO薄膜の成長形態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野瀬幸則, 上原剛, 藤村紀文
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] Low temperature growth of ZnO films usingatmospheric pressure N_2/O_2plasma (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nose, T. Uehara, N. Fujimura
  • 学会等名: 4th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
  • 発表場所: Chubu University(Aichi, Japan)
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] ZnOチャネルFeFETの電子輸送特性における強誘電ドメインの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田裕明, 福島匡泰, 吉村武, 藤村紀文
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 大気圧非平衡プラズマを用いたZnO薄膜の低温成長 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野瀬幸則, 中村立, 上原剛, 藤村紀文
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 強誘電体の分極状態とZnO薄膜の電子輸送特性の相関 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田裕明, 福島匡泰, 吉村武, 藤村紀文
  • 学会等名: 第28回強誘電体応用会議
  • 発表場所: コープイン京都(京都府)
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] 大気圧非平衡酸窒素プラズマを用いたZnO-CVD装置の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野瀬幸則, 井手康太, 上原剛, 藤村紀文
  • 学会等名: 平成22年度春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 背面露光法により作製した強誘電体ゲートTFTの電気特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野村侑平, 福島匡泰, 前田和弘, 吉村武, 藤村紀文
  • 学会等名: 平成22年度春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] 強誘電体の分極がZnO薄膜の伝導特性に与える影響II (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田裕明, 福島匡泰, 吉村武, 藤村紀文
  • 学会等名: 平成22年度春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] ZnO crystal growth on micro electrode by electrochemical deposition method (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kondo, A. Ashida, N. Nouzu, N. Fujimura
  • 学会等名: 3rd international congress on ceramics
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] Impedance analysis of controlled-polarization-type ferroelectric-gate TFT using RC distributed constant circuit (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, K. Maeda, T. Yoshimura, A. Ashida, N. Fujimura
  • 学会等名: 2010International conference on solid state devices and materials
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Device characterization of controlled polarization type ferroelectric gate TFT (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshimura, T. Fukushima, A. Ashida, N. Fujimura
  • 学会等名: 17th international workshop on oxide electronics
  • 発表場所: Hyogo, Japan
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] 強誘電体ゲートTFTのRC分布定数回路を用いたインピーダンス解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福島匡泰, 前田和弘, 吉村武, 芦田淳, 藤村紀文
  • 学会等名: 平成22年度秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 強誘電体の分極がZnO薄膜の伝導特性に及ぼす影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田裕明, 福島匡泰, 高田浩史, 吉村武, 藤村紀文
  • 学会等名: 平成22年度秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] Electronic transport property of YbMnO_3/ZnO heterostructure (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, T. Fukushima, S. Sakamoto, K. Masuko, T. Yoshimura, N. Fujimura
  • 学会等名: The 8th Japan-Korea conference on ferroelectrics
  • 発表場所: Himeji, Japan
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] RMnO_3/ZnOへテロ構造デバイスのチャネル伝導特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田裕明, 福島匡泰, 吉村武, 藤村紀文
  • 学会等名: 平成22年度春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] 分極機能型強誘電体ゲートTFTのデバイス特性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福島匡泰, 吉村武, 前田和弘, 芦田淳, 藤村紀文
  • 学会等名: 平成22年度春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] インピーダンス分光法による分極機能型強誘電体ゲートTFTの動作特性の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉村武, 福島匡泰, 芦田淳, 藤村紀文
  • 学会等名: 平成21年度秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 2009-09-11
• [備考]
  • URL: http://www.pe.osakafu-u.ac.jp/pe7/