| 研究実績の概要 |
AlN[(Al,Sc)N]は、六方晶の対象中心の無いウルツ鉱構造を有し、膜厚300nmの分極軸であるc軸一軸配向膜について、強誘電性が実験的に確認された。研究代表者は、この強誘電性の発現起源の違いがサイズ効果と深く関係しており、強誘電性の起源がHfO2に近い蛍石構造やウルツ鉱構造強誘電体では、サイズ効果はほとんど観察されないと考えている。本研究の目的は、巨大強誘電性を有するAlN基エピタキシャル膜を作成し、その巨大強誘電性の詳細な解析を行うことで、“サイズ効果”の起源を解明することである。本研究では、スパッタ法により（Al,Sc）N膜および(Ga,Sc)N膜を作製し、その強誘電性を調査した。
（Al,Sc）N膜について、Pt/ScGaN/Pt構造をスパッタリング法等によって種々の膜厚で作製し、強誘電性の温度依存性を評価した。その結果、温度を上昇させると抗電界が低下し、分極反転することができる十分な電界印加が可能になった。さらに膜厚が９nmまで、残留分極値は本質的には低下しないことが明らかになった。一方、抗電界は膜厚が低下すると上昇することが明らかになった。
(Ga,Sc)Nについては、Pt/ScGaN/Hf構造をスパッタリング法等によって作製し、強誘電性を評価した。圧電反応の符号反転とともにヒステリシスをもつP-E特性が観察され、(Ga,Sc)Nが強誘電性を示すことが実測で明らかになった。また、このときの残留分極は100μC/cm2以上で(Al,Sc)Nと同等であった。
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