課題番号 ：S-17-OS-0021
利用形態 ：共同研究
利用課題名（日本語） ：高集積化可能な強誘電体メモリー素子の作成と長期安定性評価
Program Title (English)　：Fabrication of ferroelectric memory cell structure for high density device integration
利用者名（日本語） ：齊藤丈靖, 玉野梨加, 田中千尋, 鈴木伸一郎, 小林篤史, 清川大地
Username (English) ：T. Saito, Y. Takada, R. Tamano, C. Tanaka, A. Kobayashi, D. Kiyokawa
所属名（日本語） ：大阪府立大学大学院工学研究科, 物質・化学系専攻
Affiliation (English) ：Div. of Mater. Sci. Eng., Grad. School of Eng., Osaka Pref. University
キーワード／Keyword　　　 ：強誘電体, パルスレーザー堆積, ITO, 水素劣化

１．概要（Summary）
強誘電体メモリは、高速動作、高書き換え回数に加えて、電源を切ってもデータ保存可能な不揮発性メモリとして注目されている。しかし、強誘電体キャパシタ用電極材料は、高コストかつ難加工性の貴金属類（Pt, Ir等）が主流であり、微細化の進展が芳しくないなどの難点がある。そこで、加工性の良い安価な非貴金属電極材料を用いた強誘電体キャパシタの評価が望まれる。
本研究では、パルスレーザー堆積（PLD）法を用いてSnドープIn2O3（ITO）を強誘電体キャパシタの下部電極および上部電極に適用し、完全に貴金属を用いないキャパシタを作製した。ITO膜の配向性、表面形態、キャパシタの電気特性、重水素に対する劣化耐性を評価した。

２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
S01 パルスレーザーMBE装置(PLD)、S16 SIMS付カウフマン型イオンミリング装置、S15走査型プローブ顕微鏡
【実験方法】
PLD法を用いてAl2O3(0001)基板上にITO (In2O3:SnO2 = 95.0:5.0 wt%) 下部電極を作製した。化学溶液法により、ITO下部電極上に(Pb,La)(Zr,Ti)O3 （PLZT, Pb:La:Zr:Ti = 113:3:30:70）薄膜を作製後、PLD法によりITO上部電極を製膜し、キャパシタ特性評価を行った。

３．結果と考察（Results and Discussion）
Al2O3(0001)基板上に異なる酸素圧力下、600°Cで製膜したITO薄膜（250 nm）を下部電極に有するキャパシタを作製した。水素に対する劣化耐性を評価するため、また、劣化後の水素の分布状態を分析するために、本研究では重水素雰囲気下（1 Torr, 200℃）で所定の時間加熱し、各加熱時間終了後の残留分極値を測定することで、加熱前の残留分極値（2Pr）に対する変化を調べた。その結果をFig. 1に示す。白金電極を有するキャパシタでは加熱時間の増加に伴い、残留分極値の顕著な減少が見られたのに対し、ITOを下部電極および上部電極に用いることで水素劣化を飛躍的に改善することができた。

４．その他・特記事項（Others）
共同研究者名：樋口宏二, 北島　彰（大阪大学ナノテクノロジー設備供用拠点）
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) Y. Takada et al., 8th International Conference on Electroceramics (Nagoya, May, 2017)
(2) T. Saito et al., ADMETA Plus 2017 (Tokyo, Oct., 2017)
など
６．関連特許（Patent）
なし。