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MANGANESE OXIDE, FERROELECTRIC MEMORY ELEMENT INCLUDING MANGANESE OXIDE, AND FERROELECTRIC MEMORY DEVICE

Patent code P120006437
File No. 07939
Posted date Jan 10, 2012
Application number P2011-157084
Publication number P2013-026286A
Patent number P5846571
Date of filing Jul 15, 2011
Date of publication of application Feb 4, 2013
Date of registration Dec 4, 2015
Inventor
  • (In Japanese)酒井 英明
  • (In Japanese)田口 康二郎
  • (In Japanese)十倉 好紀
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人理化学研究所
Title MANGANESE OXIDE, FERROELECTRIC MEMORY ELEMENT INCLUDING MANGANESE OXIDE, AND FERROELECTRIC MEMORY DEVICE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel manganese oxide which exhibits ferroelectricity without containing a harmful substance lead element as a main component, can control the magnitude of polarization by an external magnetic field and can be used in a memory.
SOLUTION: The manganese oxide is represented by a formula (1): Sr1-xBaxMnO3(1≥x>0.4), having a perovskite structure. An Mn ion 3 that is a magnetic ion exists at the symmetry center of a unit lattice 1. When the symmetry center of the unit lattice 1 is an Mn site, any one of an Sr ion and Ba ion exists at eight vertices of the unit lattice 1. When the vertex of the unit lattice 1 is an Sr site 2, an O ion 4 exists at the centers of six surfaces of the unit lattice 1.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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BaTiO3(チタン酸バリウム)およびPbZrxTi1-xO3(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/cm2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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
ペロブスカイト構造を有する、下記式(1)
Sr1-xBaxMnO3(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-xBaxMn1-yAyO3(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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011157084thum.jpg
State of application right Registered
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