| 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、(Al,Sc)Nおよび(Ga,Sc)N膜を作成し、その強誘電性を調査した。
RFマグネトロン法で作成した (Al,Sc)Nについては、従来の蒸着で作製したPt上部電極に加えて、スパッタリング法で作製したTiN電極およびPt電極の場合も(Al,Sc)Nの薄膜化の検討を行った。その結果、膜厚が約20nmまでの領域では、電極の種類や作製法によらず大きな残留分極値の低下は確認できなかった。このことから膜厚20nmの範囲では、膜全体の残留分極値は電極と膜の界面から大きな影響を受けないと言える。また、エピタキシャル成長させたNbN電極上に作製したc軸配向のエピタキシャル膜についても薄膜化の検討を行った。その結果、膜厚が50nmまでは残留分極の大きな劣化は見られず、面内の配向は薄膜化には大きな影響を及ぼさないことが明らかになった。絶縁性については、エピタキシャル膜の方が一軸配向膜よりリーク電流が大きい結果となった。この理由について、180°ドメインの境界でのリーク可能性の考察を行った。
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