2015 Fiscal Year Research-status Report
原子レベル平坦ナノ積層膜による強誘電トンネル効果の解明と新規メモリ素子の実現
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15K05999
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
西田 貴司 福岡大学, 工学部, 教授 (80314540)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 強誘電トンネル効果 / スパッタ法 / ナノ結晶 / 次世代メモリ / 強誘電体メモリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
誘電材料をナノレベルで超薄膜にするとトンネル効果が起こるが、ここで誘電体として酸化物誘電体のようなイオン結晶を導入すると結晶場の効果がトンネル電流に影響を与える。もし、イオン結晶が強誘電体や圧電体、高誘電体であれば電流が電気分極に依存する特異な効果が見いだされている。この現象はナノサイズの超微細かつ高耐久の次世代メモリ素子への応用が期待されている。しかし、この新規のトンネル効果(強誘電トンネル効果)は電極材料つまり界面の影響を受けるなど、その物理機構は未解明の部分が多く、現象解明に興味が集まるともに、さらにそれを活用してデバイス応用の推進も渇望されている。本研究では、新開発した高精度なスパッタ成膜手法を活用したナノ結晶多層構造の育成技術を開発するとともに、理想的な品質かつよく制御された材料界面でのトンネル接合での分析による現象に関する知見の蓄積を行い、最終的には現象の解明とデバイス応用指針の獲得を目指す。
初年度の平成27年度はトンネル素子の下部電極材料としてZnOナノ結晶の高品質化を行った。ZnOは半導体膜として強誘電トランジスタ型メモリへの応用に期待されており、酸化物強誘電体とは良い界面を形成するとされている。ZnOのナノ結晶育成の最適化により高品質な結晶を得ることに成功したので、さらにZnO/強誘電膜の積層を試み、育成条件の最適化を進めつつある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
過去の研究成果の蓄積と研究装置類の整備により、品質良くナノ結晶の育成が行えている。
しかし、昨年、一昨年に複数の大型装置の故障が相次ぎ、組成分析など一部実験に遅れがあり、実験手法を工夫して代替している。
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| Strategy for Future Research Activity |
ZnO/強誘電膜、さらにはZnO/強誘電膜/ZnOといった積層膜での最適成長を進める。
実際には、高温のエピタキシャル成長によるため、界面での相互拡散や結晶欠陥分析などが重要になり、それらも並行して行う必要がある。
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| Causes of Carryover |
本研究での用いる材料系は多組成系であるため、組成分析が非常に重要な指標となるが組成分析装置の故障と調整により、
これを用いた一連の実験の実施が難しい状況であった。そのため実験に必要となる材料、機材の購入が行えず、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度は、組成分析装置の最終調整が5月中旬に行われる予定であり、それが済み次第、組成分析関連の実験スキームを開始、実験素材などの購入に利用する。
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[Book] 熱刺激電流を用いた材料・デバイス開発の最前線2016
Author(s)
岩本光正, 工藤一浩, 中村雅一, 松島敏則, 秦川江, 安達千波矢, 大橋昇, 吉田郵司, 山田俊樹, 大友明, 田口大, 佐藤一石, 串田一雅, 栗山一男, 西田貴司, 田中優実, 佐々木匠, 平山泰生, 吉田福蔵, 与名本欣樹, 秋永広幸, 角谷透, 野田周一, 島久
Total Pages
246
Publisher
シーエムシー出版
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