研究背景

　不揮発性メモリであるFeRAMは高速書き込みや読み出しが可能であり、かつ消費電力が少ないなど数々の優れた特徴を持つことから、近年その重要性が増してきています。

現在FeRAMの分野で主に使用されている材料としては、圧電体や強誘電体として優れた特性を持っているPb(Zr,Ti)O₃(PZT)が挙げられます。しかし、PZTは環境に有害な鉛を含んでいることから今後の環境規制に対応できない可能性があり、鉛などの有害物質を含まない材料の開発が求められています。

そこで本研究ではPZTに代わる非鉛強誘電体材料としてBiFeO₃(BFO)に着目しています。BFOは高残留分極値を有する非鉛強誘電体です。現行のFeRAMの1つのメモリセルが1つの強誘電体キャパシタと1つのトランジスタで構成される1T1C型であることから、BFOを用いることによって更なる高集積化が可能であると考えられます。

　　　　　　　


　　　1T1C型FeRAMのセル構成　　　　　　　　　　強誘電体キャパシタのヒステリシスループ

研究内容

BFOの問題点は、�@室温においてリーク電流が大きいこと、�A多結晶薄膜における抗電界が非常に大きいこと、が挙げられます。

BFOのリーク電流抑制には、元素置換法が有効であることが数多く報告されており、本研究でもその効果が確認されています。また、大きな抗電界を有することによって、強誘電体キャパシタを分極反転させるために高電界印加が必要となります。そのため、今後のFeRAMの集積化に対応するには、BFOの極薄膜化による抗電圧低減が必須となります。

　本研究では、前述の問題を解決し、強誘電体BFOキャパシタの低電圧駆動を目的とし、良好な界面特性を有する高品質BFO極薄膜の作製を目指します。

　現在までに膜厚85nmを有するBFOキャパシタにおいて、室温で優れたヒステリシスが観測できております。

　　　　P-E特性

研究業績

●国内学会報告

　“BiFeO3薄膜の分極反転に要する電圧低減に向けた検討”
　寺内裕紀、川江 健、中嶋宇史、山田 悟、岡村総一郎、森本章治
　第70回 応用物理学会学術講演会（富山大学）

　“SrRuO3電極を用いたBiFeO3極薄膜キャパシタの作製と評価”
　塚田祥賀、寺内裕紀、川江 健、森本章治
　平成22年度 応用物理学会北陸・信越支部学術講演会（金沢大学）

　“BiFeO3極薄膜キャパシタの電気特性におけるSrRuO3下部電極の膜厚依存性”
　塚田祥賀、寺内裕紀、川江 健、中嶋宇史、岡村総一郎、森本章治
　第58回 応用物理学会学術講演会（神奈川工科大学）