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マンガン酸化物、マンガン酸化物を備える強誘電体メモリ素子、および強誘電体メモリ装置

国内特許コード P120006437
整理番号 23585
掲載日 2012年1月10日
出願番号 特願2011-157084
公開番号 特開2013-026286
登録番号 特許第5846571号
出願日 平成23年7月15日(2011.7.15)
公開日 平成25年2月4日(2013.2.4)
登録日 平成27年12月4日(2015.12.4)
発明者
  • 酒井 英明
  • 田口 康二郎
  • 十倉 好紀
出願人
  • 国立研究開発法人理化学研究所
発明の名称 マンガン酸化物、マンガン酸化物を備える強誘電体メモリ素子、および強誘電体メモリ装置
発明の概要 【課題】主成分として有害物質鉛元素を含まずに、強誘電性を示しかつ外部磁場によって分極の大きさを制御可能な新規なマンガン酸化物、およびそのメモリへの利用を提供する。
【解決手段】マンガン酸化物は、ペロブスカイト構造を有する、式(1)Sr1-xBaMnO(1≧x>0.4)・・・(1)で表されるマンガン酸化物である。単位格子1の対称中心には磁性イオンであるMnイオン3が存在する。単位格子1の対称中心をMnサイトとする。単位格子1が有する8個の頂点には、SrイオンおよびBaイオンのうちいずれか一方が存在している。単位格子1が有する頂点をSrサイト2とする。単位格子1が有する6面の面心には、Oイオン4が存在する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



ユビキタス情報社会の実現に向け、基盤となるメモリデバイスの高性能、高密度化が求められている。特に、動作速度が高速であること、消費電力が低いこと、および、不揮発であることを兼ね備えたメモリの開発は最重要視されている。上記の要件を兼ね備えたメモリとして、強誘電体メモリ(FeRAM)、磁気抵抗メモリ(MRAM)および抵抗変化メモリ(ReRAM)が多くの期待を集め盛んに研究開発が進められている。この中で、強誘電体メモリは、強誘電体が備える自発分極をメモリ担体とするため、省電力かつ高速動作が可能であり大変有望視されている。





従来の強誘電体メモリの材料として一般的なBaTiO(チタン酸バリウム)およびPbZrTi1-x(PZT:チタン酸ジルコニウム酸鉛)に代表される変位型強誘電体は巨大な電気分極を有する。例えば特許文献1には、PZTが27~33μC/cm程度のスイッチング電荷量を示すことが記載されている。

産業上の利用分野



本発明は、強誘電性を示しかつ外部磁場によって分極の大きさを制御可能な新規なマンガン酸化物、およびその利用に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ペロブスカイト構造を有する、下記式(1)
Sr1-xBaMnO(1x>0.4)・・・(1)
で表されるマンガン酸化物。

【請求項2】
請求項1に記載のマンガン酸化物において、Mnサイトを、Al(アルミニウム)、Ga(ガリウム)、Fe(鉄)、およびCr(クロム)からなる群より選択される少なくとも1種の元素Aによって置換した、下記式(2)
Sr1-xBaMn1-y(0.5≧y>0)・・・(2)
で表されるマンガン酸化物。

【請求項3】
上記yが0.05≧y>0の範囲内である請求項2に記載のマンガン酸化物。

【請求項4】
請求項1~3の何れか1項に記載のマンガン酸化物を強誘電体として備える強誘電体メモリ素子。

【請求項5】
上記マンガン酸化物の分極方向に対して垂直な面に、当該マンガン酸化物を挟むように設けられる第一電極および第二電極を備える請求項4に記載の強誘電体メモリ素子。

【請求項6】
請求項5に記載の強誘電体メモリ素子を複数、マトリクス状に備えた強誘電体メモリ素子アレイと、
上記第一電極および上記第二電極のいずれか一方と導通しており、かつ、行方向および列方向のいずれか一方の方向に上記強誘電体メモリ素子を電気的に接続する複数のワード線と、
上記第一電極および上記第二電極のうち他方と導通しており、かつ、行方向および列方向のうち上記ワード線とは異なる方向に上記強誘電体メモリ素子を電気的に接続する複数のビット線と、
上記マンガン酸化物の分極方向に対して平行および垂直のいずれか一方の方向に外部磁場を印加する外部磁場印加手段とを備える強誘電体メモリ装置。
産業区分
  • 半導体
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011157084thum.jpg
出願権利状態 登録
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