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FERROELECTRIC THIN FILM

Patent code P180015501
File No. 2750
Posted date Nov 21, 2018
Application number P2010-218892
Publication number P2011-093788A
Patent number P5826476
Date of filing Sep 29, 2010
Date of publication of application May 12, 2011
Date of registration Oct 23, 2015
Priority data
  • P2009-229914 (Oct 1, 2009) JP
Inventor
  • (In Japanese)島田 幹夫
  • (In Japanese)饗場 利明
  • (In Japanese)伊福 俊博
  • (In Japanese)林 潤平
  • (In Japanese)久保田 純
  • (In Japanese)舟窪 浩
  • (In Japanese)島川 祐一
  • (In Japanese)東 正樹
  • (In Japanese)中村 嘉孝
Applicant
  • (In Japanese)キヤノン株式会社
  • (In Japanese)国立大学法人東京工業大学
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title FERROELECTRIC THIN FILM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferroelectric thin film formed on a substrate and having an amount of remanent polarization increased in its entirety.
SOLUTION: The ferroelectric thin film includes a perovskite-type metal oxide formed on a substrate. The ferroelectric thin film further includes a columnar structure group formed of multiple columns each formed of a spinel-type metal oxide. The columnar structure group is in a state of standing in a direction perpendicular to the surface of the substrate, or in a state of slanting at a slant angle in a range of -10 or more to +10° or less with respect to the perpendicular direction.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

強誘電体材料は、ペロブスカイト構造を有するチタン酸ジルコニウム酸鉛(以下「PZT」という)のような鉛系のセラミックスが一般的である。
しかしながら、PZTはペロブスカイト骨格のAサイトに鉛を含有する。そのために、鉛成分の環境に対する影響が問題視されている。この問題に対応するために、鉛を含有しないペロブスカイト型酸化物を用いた強誘電体材料の提案がなされている。

代表的な非鉛強誘電体材料として、ペロブスカイト型金属酸化物であるBiFeO3(以下「BFO」という)がある。例えば、特許文献1にはAサイトにランタンを含有するBFO系薄膜材料が開示されている。BFO薄膜は、良好な強誘電体であり、残留分極量も低温測定で高い値が報告されている。しかしBFOには、室温環境下における絶縁性が低いために、圧電歪みを生じさせるための印加電圧を大きくできないという問題がある。

また、BFO薄膜を用いたメモリ素子の強誘電特性を大きくする試みとして、特許文献2にはBFOのBサイトにCoを1at.%から10at.%の割合で置換する手法の開示がある(以下「BFCO」という)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は強誘電体薄膜に関する。特にスピネル型金属酸化物からなる柱状構造体群を含有する、残留分極量を高めた強誘電体薄膜の製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
誘電体薄膜の製造方法であって、
Bi2O3、Fe2O3、Co3O4の圧粉体ターゲットに対して、ArおよびO2ガスを、分圧比Ar:O2が2:3~1:10の範囲内となるように導入しつつスパッタリングすることで、基板上に前記強誘電体薄膜を製造することからなり、
前記強誘電体薄膜はペロブスカイト型金属酸化物と、スピネル型金属酸化物からなる複数の柱状構造体から形成される柱状構造体群を含有し、前記柱状構造体群が前記基板表面に対して垂直方向に立位している、または前記垂直方向を中心として-10°以上+10°以下の範囲で傾斜しており、前記柱状構造体が下記一般式(1)で表される化合物からなり、前記強誘電体薄膜が下記一般式(2)で表される化合物からなる、強誘電体薄膜の製造方法。
【化1】
 
(省略)
(式中、0≦x≦2を表す。)
【化2】
 
(省略)
(式中、0.95≦y≦1.25、0<z≦0.30を表す。)

【請求項2】
 
前記複数の柱状構造体群が前記強誘電体薄膜の(hk0)面で接して配向していることを特徴とする、請求項1に記載の強誘電体薄膜の製造方法

【請求項3】
 
前記強誘電体薄膜および前記柱状構造体群が擬立方(001)面に配向していることを特徴とする、請求項1または2に記載の強誘電体薄膜の製造方法

【請求項4】
 
前記柱状構造体群の円相当径の平均値が10nm以上30nm以下であることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の強誘電体薄膜の製造方法

【請求項5】
 
前記強誘電体薄膜の膜厚が50nm以上10000nm以下であることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の強誘電体薄膜の製造方法

【請求項6】
 
前記柱状構造体群の膜厚方向の長さが、前記強誘電体薄膜の膜厚以上であることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の強誘電体薄膜の製造方法

【請求項7】
 
前記柱状構造体群の面密度が1×1014個/m2以上1×1015個/m2以下であることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の強誘電体薄膜の製造方法

【請求項8】
 
前記柱状構造体群の径の、膜厚方向のばらつき分布が50%以下であることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の強誘電体薄膜の製造方法
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2010218892thum.jpg
State of application right Registered
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