JP2002208271A - 強誘電体メモリの製造方法、情報格納方法及び記憶素子 - Google Patents

強誘電体メモリの製造方法、情報格納方法及び記憶素子

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強誘電体メモリ素子をナノスケールに小型化
する。 【解決手段】 強誘電状態において、双極子モーメント
が上記基板の表面に対して少なくとも１つの所定の向き
である平均の向きを有する軸に沿って配向されるよう
に、少なくとも強誘電体粒子の一部を配向し、基板に強
誘電体粒子を付着させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【従来の技術】本発明は、強誘電体メモリの製造方法、
情報格納方法及び記憶素子に関する。
【０００２】膨大な量のデータセットが処理されるよう
になり、情報の記憶は益々重要になってきている。例え
ば、コンピュータプログラム及びアルゴリズムは、より
複雑で大きくなり、このため、情報を格納すべき個別の
ユニットを小型化することを目的とする記憶領域の最適
化の要求が高まっている。従来の情報記憶方法は、例え
ば、光学的又は磁気的な読出／書込可能媒体を用いてい
たが、これらの技術は、媒体のサイズの最小化に限界が
ある。
【０００３】過去４０年の間に、コンピュータの基礎的
なサブユニットであるトランジスタが小型化され、コン
ピュータはより強力な装置となった。しかしながら、量
子力学及び製造技術により課せられる制約のため、今日
のバルク効果半導体トランジスタのサイズをさらに縮小
することは困難である。すなわち、半導体トランジスタ
の全体のサイズを約０．１μｍ（１００ｎｍ）まで小さ
くすると、従来の素子は、正常に機能しないと考えられ
ている。回路素子の小型化をナノスケール、さらに分子
スケールまで進めるために、トランジスタに代わる幾つ
かの記憶素子の研究が続けられている。これらの新たな
ナノスケール電子素子（ナノ電子素子）は、今日のトラ
ンジスタと同様に、スイッチング及び増幅の機能を有し
ている。しかしながら、一定量の電子の移動に基づいて
動作する今日のトランジスタとは異なり、新たな素子
は、電子の不連続性を含むナノスケールの量子力学的現
象を利用する。
【０００４】情報記憶素子として使用できる可能性があ
る新たな材料として、強誘電体材料に関する研究も進め
られている。例えば、従来のオーディオテープに使用さ
れている強磁性体と同様に、強誘電体は、外部電界の影
響を受けて、自らの電気分極に関して、ヒステリシス挙
動を示す。
【０００５】強誘電体材料は、自発分極を有し、この自
発分極の方向を外部電界により反転できる非中心対称結
晶材料（noncentrosymmetric crystalline materials）
のサブグループに属する。分極Ｐと、印加される電界Ｅ
の関係はヒステリシス特性を示し、Ｅ＝０のとき、Ｐは
２つの安定残留値（stable remanent values：＋Ｐｒ及
び−Ｐｒ）を有する。既存の分極（Ｐ＝０）を消滅させ
るために印加すべき（逆）電界は、抗電界（the coerci
ve fields）＋Ｅｃ、−Ｅｃと呼ばれる。「強誘電体」
という用語は、これらの材料のＰ−Ｅ関係が強磁性体材
料におけるＢ−Ｈ関係に非常に似ていることに由来して
いる。これらの２つの材料は、いずれもヒステリシス特
性に基づいて、記憶素子として機能する。強誘電体は、
キュリー温度ＴＣ以上では常誘電体となり、内部分域構
造を有している点等の特徴も強磁性体に似ている。
【０００６】図１に示すヒステリシスループは、永久双
極子の存在により発現する。材料が製造された段階で
は、強誘電分域が不規則に配向されているため、この曲
線は、原点（Ｐ＝０）から開始される。ここで、外部電
界が印加されると、Ｂ４＋イオンが電界の方向に移動
し、電界に対してより好適に配向している分域が他の分
域を犠牲にして成長する。この変化により、大部分の分
域の分極ベクトルが電界により向きを変え（図１に破線
で示す曲線）、飽和レベルＰＳ（飽和分極）に到達する
まで、高速で大きな分極効果が得られる。ここで、この
時点で電界を取り除くと、通常のイオン分極は終了する
が、Ｂ４＋は電界により向きを変えられた状態で残り、
Ｅ＝０において、残留分極＋Ｐｒが観察される。この分
極を取り除くためには、逆の電界を印加して、分域の半
分を新たな電界の方向に沿う向きに戻す必要がある。こ
のような状況は、逆電界が物質固有の抗電界−Ｅｃに達
したときに生ずる。逆電界の印加を続けると、分極が他
方の飽和レベル−ＰＳに達し、負の電界を取り除くと、
残留分極−Ｐｒが残る。さらに元の電界を印加すること
により、状態は元の状態に戻り、このサイクルを繰り返
すことにより、連続的なヒステリシスループが実現され
る。なお、コンデンサを短絡し、Ｔｃ以上の温度に晒し
て、ランダム強誘電分域の新たな系を生成した場合にの
み、Ｅ＝０における初期状態Ｐ＝０に戻すことができ
る。
【０００７】一部の無機（セラミック）強誘電体材料
は、ペロフスカイト結晶構造、すなわちＡを大きな２価
金属カチオンとし、Ｂを小さな４価金属カチオンとし
て、一般式ＡＢＯ３で表される構造を有する。このよう
な材料の例としては、ＢａＴｉＯ ３、ＰｂＴｉＯ３、Ｐ
ｂＺｒｘＴｉｌ−ｘＯ３（ＰＺＴ）等がある。この構造
は、図２に示すように、立方体の頂点に位置する１２面
配位体のＡ２＋イオンと、面に位置する８面配位体Ｏ
２−イオンと、中央に位置する４面配位体Ｂ４＋イオン
とを備える。これらの材料のキュリー温度は、Ｔｃ以上
の立方体結晶からＴｃ以下の歪んだ四面体結晶への構造
の遷移に関連している。
【０００８】通常の強誘電体材料のヒステリシスループ
は、強誘電体ランダムアクセスメモリ（ferroelectric
random access memory：以下、ＦＲＡＭという。）の動
作原理の基礎となる。強誘電体材料は、ゼロ電界におい
て２つの安定分極配位を有しているため、不揮発性記憶
素子として利用することができる。すなわち、論理値
「０」を一方の向きに対応させ、論理値「１」を他方の
向きに対応させることにより、分極の向きを情報の記憶
に用いることができる。通常、ＦＲＡＭセルにおいて使
用される素子構造は、強誘電体電界効果トランジスタ
（ferroelectric field-effect transistor：以下、Ｆ
ＥＦＥＴという。）又は強誘電体コンデンサ（ferroele
ctric capacitor：以下、ＦＥＣＡＰという。）のいず
れかである。強誘電体材料の電気光学的特性を利用した
コンピュータ記憶素子は、１９７２年、ムンロー・エム
・アール（Munroe, M. R.）、スネイパー・エイ・エイ
（Snaper, A. A.）、グレゴリー・ジー・ディー（Grego
ry, G. D.）らにより出願された米国特許第３６７５２
２０号「プレーナランダムアクセス強誘電体コンピュー
タメモリ（Planar random access ferroelectric compu
ter memory）」及び１９８８年、オグドフェン・ティー
・アール（Ogdfen, T. R.）、グーキン・ディー・エム
（Gookin, D. M.）らにより出願された米国特許第４７
３１７５４号「強誘電体ポリマを用いた消去可能光メモ
リ材料（Erasable optical memory materialfrom a fer
roelectric polymer.）」等にも開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】強誘電体メモリの使用
を続けると、以下のような３つ種類の性能劣化が生じ
る。 ・電気的疲労（Electrical fatigue）：切換サイクル
（switching cycles）の回数が増加することにより、切
換可能な分極の大きさが減少する。 ・刷込障害（Imprint failure）：ヒステリシスループ
の分極駆動電界がシフトする。 ・経年変化：時間の経過に伴い、強誘電特性が劣化する
（容量及び誘電性の損失）。
【００１０】これらの劣化は、明らかに、結晶境界（cr
ystal boundaries）における緩和プロセスに起因する。
電気的疲労及び刷込障害は、分域境界における電荷の捕
捉（charge trapping）に関係する。
【００１１】近年の経験的レベルの研究により、ナノス
ケールの分極分域は、導電性の原子間力顕微鏡（atomic
force microscope：ＡＦＭ）を用いて、無機誘電性薄
膜により生成できることがわかった。導電性の基板上の
誘電性有機薄膜にＡｕ導電性のＡＦＭチップにより電気
的パルスを印加することにより、３０ｎｍ程度の分域を
生成することができる。バイナリ情報は、印加される電
気パルスの極性を変化させることにより「書き込む」こ
とができ、圧電測定により「読み出す」ことができる。
この技術は、１９９８年に発行された「ナノテクノロジ
（Nanotechnology）」９号第２０８〜２１１頁に記載さ
れているマツシゲ・ケイ（Matsushige,K.）、ヤマダ・
エイチ（Yamada, H.）、タナカ・エイチ（Ta-naka,
H.）、ホリウチ・ティー（Horiuchi, T.）、チェン・エ
ックス・キュー（Chen, X. Q.）著「有機分子における
電気双極子のナノスケール制御及び検出（Nanoscale co
ntrol and detection of electric dipoles in organic
molecules.）」に開示されている。
【００１２】ナノスケールの粒子技術を用いた電子素子
の小型化は、従来の電子素子の製造方法の物理的限界及
びコストを回避する一手法である。この手法について
は、１９９７年にＭＩＴＲＥ社（The MITRE Corporatio
n）のゴールドハーバー−ゴードン・Ｄ（Goldhaber-Gor
don, D.）、モンテメルロ・エム・エス（Montemerlo,M.
S.）、ラブ・ジェイ・シー（Love, J.C.）、オピテッ
ク・ジー・ジェイ（Opiteck, G. J.）、エレンボーゲン
・ジェイ・シー（Ellenbogen, J. C.）らが発表した
「ナノエレクトロニックデバイス概観（Overview of Na
noelectronic Devices）（http://www.mitre.org/techn
ology/nanotech）」及び、１９９８年、ＭＩＴＲＥ社の
エレンボーゲン・ジェイ・シー（Ellenbogen, J. C.）
が発表した「ナノエレクトニックデバイス短観（A Brie
f Overview of Nanoelectronic Devices）（http://ww
w.mitre.org/techno-logy/nanotech）」に開示されてい
る。
【００１３】欧州特許公開公報ＥＰ０７８８１４９Ａ１
号には、基板にナノスケールの粒子を蒸着させる方法が
開示されている。ここでは、Ａｕ粒子を負電荷のシトラ
ートイオンによりコートし、基板を正電荷の界面活性剤
により処理し、反対の電荷を有する基板及びＡｕ粒子が
引き合い、これにより粒子が基板に蒸着して薄膜が形成
される。この構造は、トランジスタに似た配列における
トンネリングゲート（tunnelling-gate）として使用さ
れる。さらに、この文献では、過剰電子の形式で情報を
記憶する記憶素子も検討されている。この発明では、１
ビットの情報は、各粒子における１つの電子の有無に対
応している。
【００１４】ＢａＴｉＯ３及びＰｂＴｉＯ３等のナノス
ケールの強誘電体材料の結晶粒子を合成する様々な手法
が知られている。吸着又は共有結合によりこれらの粒子
の表面を修飾することにより、コア材料の特性を変更す
ることなく、界面特性を変化させることができる。表面
修飾は、粒子の分散（dispersing）、表面への粒子の固
定（immobilizing）、粒子による有機薄膜の実現等に有
効である。強誘電体粒子によるこのような処理は、既に
実現されている。例えば、７０ｎｍの径を有するＰＺＴ
は、シリレート化され、水面に単分子層（monoparticul
ate layers）として拡散され、導電性ガラス基板に転移
される。この手法は、１９９５年、ジェイ・物理化学９
９，１２３７５−１２３７８（J.Phys.Chem. 99, 12375
-12378）記載のコトフ・エヌ・エイ（Kotov, N. A.）、
ザバラ・ジー（Zavala, G.）、フェンドラ・ジェイ・エ
イチ（Fendler, J. H.）著、「強誘電チタン酸リードジ
ルコニウム粒子を用いたラングミュアブロジェット膜
（Langmuir-Blodgett filmsprepared from ferroelectr
ic lead zirconium titanate particles）」に開示され
ている。コトフ・エヌ・エイ等の論文によれば、分極の
測定により、これらの層が強誘電性を示すことが確認さ
れている。
【００１５】しかしながら、これらの技術には次のよう
な問題がある。無機薄膜（１０ｎｍ以下）の強誘電性
は、構造又は界面の組成上の何らかの欠陥により消失
し、一方、有機薄膜に書き込まれた分極分域は、時間的
に安定しない（１９９８年「ナノテクノロジ（Nanotech
nology）」９号第２０８〜２１１頁に記載されているマ
ツシゲ・ケイ（Matsushige, K.）、ヤマダ・エイチ（Ya
mada, H.）、タナカ・エイチ（Ta-naka, H.）、ホリウ
チ・ティー（Horiuchi, T.）、チェン・エックス・キュ
ー（Chen, X. Q.）著「有機分子における電気双極子の
ナノスケール制御及び検出（Nanoscale control and de
tection of electric dipoles in organic molecule
s.）」より）。
【００１６】さらに、今日の強誘電体メモリセルは、バ
ルク効果挙動（bulk-effect behavior）に基づいて動作
する。これらの素子は、結晶境界に発生する様々な緩和
プロセスにより生じる性能の劣化の影響を受けやすい。
書込／読出可能な強誘電体メモリに関して、様々な研究
がなされているが、これまでの手法は、現実的な記憶素
子の開発を約束するものではなかった。
【００１７】そこで、従来の強誘電体素子における劣化
及び／又は不安定な挙動を示さない強誘電体素子により
情報を効率的に記憶する技術の実現が望まれている。
【００１８】そこで、本発明は上述の課題に鑑みてなさ
れたものであり、本発明の目的は、ナノスケールに小型
化された記憶素子を実現するとともに、これまでの強誘
電体素子の不安定性及び劣化を回避することができる強
誘電体メモリの製造方法、情報格納方法及び記憶素子を
提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係る強誘電体メモリの製造方法は、ａ）
強誘電体粒子を準備する工程と、ｂ）基板を準備する工
程と、ｃ）強誘電状態において、双極子モーメントが基
板の表面に対して少なくとも１つの所定の向きである平
均の向きを有する軸に沿って配向されるように、少なく
とも強誘電体粒子の一部を配向する工程と、ｄ）基板に
強誘電体粒子を付着させる工程とを有する。
【００２０】一具体例においては、上述の工程ｃ及び工
程ｄの順序を逆にしてもよい。また、工程ａ及び工程ｂ
の順序を逆にしてもよい。
【００２１】また、この軸は、基板の表面に対して同一
ではない２以上の異なる所定の方向を平均とする向きを
有していてもよい。ここで、「平均」とは、粒子の集合
内において、これらの粒子の平均的配向が基板の表面に
対する所定の方向を向いている状態を示している。
【００２２】一具体例において、少なくとも１つの所定
の向きは、基板表面に対して実質的に垂直であってもよ
い。
【００２３】あるいは、少なくとも１つの所定の向き
は、基板表面に対して斜角を形成する向きであってもよ
い。ここで、「斜角」の値ｘは、０°＜ｘ＜１８０°の
範囲をとってもよい。好ましくは、ｘは４５°≦ｘ≦１
３５°とするとよい。
【００２４】すなわち、上述の課題を解決するために、
本発明に係る強誘電体メモリの製造方法は、ａ）強誘電
体粒子を準備する工程と、ｂ）基板を準備する工程と、
ｃ）双極子モーメントが基板の表面に対して実質的に垂
直に配向されるように、強誘電体粒子を配向する工程
と、ｄ）基板に強誘電体粒子を付着させる工程とを有す
る。なお、工程ｃ及び工程ｄの順序を逆にしてもよい。
また、工程ａ及び工程ｂの順序を逆にしてもよい。
【００２５】また、強誘電体粒子は、互いに離間して基
板上に付着させるとよい。これは、例えば、実効電荷を
有する化学的部分（moiety）を粒子に付加し、粒子間に
互いに斥力を生じさせることにより実現できる。
【００２６】また、強誘電体粒子は、静電気的相互作用
によって基板上に付着させてもよい。
【００２７】また、配向は、静電気的相互作用によって
生じさせてもよい。これは、例えば、実効電荷を有する
化学的部分を粒子に付加し、この電荷により粒子を特定
の向きに配向させることによって実現できる。
【００２８】また、基板は、一電気的極性の電荷を示
し、強誘電体粒子は、これと反対の電気的極性の電荷を
示すとよい。
【００２９】また、基板によって示される電荷は、電位
を印加し、及びｐＨ値を任意に調整することにより生成
され、及び／又は基板に付加された帯電した化学的部分
（moiety）としてもよい。極性の異なる電荷の粒子を引
き寄せるために電位を印加して基板の電荷を生成又は変
更する処理をここでは、「電気泳動堆積（electrophore
tic deposition）」と呼ぶ。
【００３０】また、強誘電体粒子によって示される電荷
は、粒子に付加された電荷を有する部分（moiety）であ
ってもよい。
【００３１】また、電荷を有する部分は負に帯電し、一
般式ＸＯ−又はＸＳ−で表され、Ｘは、周期表の第２乃
至第１６欄及び第２乃至第６列から選択される構成原子
の１つによりＯ−又はＳ−に共有結合されていてもよ
い。好ましくは、ＸＯ−は、フェノール塩及びカルボキ
シル酸塩（Ｃ原子がＯ−に結合）、燐酸塩及びホスホン
酸塩（Ｐ原子がＯ−に結合）、硫酸塩及びスルホン酸塩
（Ｓ原子がＯ−に結合）、ホウ酸塩（Ｂ原子がＯ−に結
合）、ヒ酸塩及び亜ヒ酸塩（Ａｓ原子がＯ−に結合）か
らなるグループから選択される。また、ＸＳ−は、例え
ばチオレート及びジチオカルバマート（Ｃ原子がＳ−に
結合）及びジチオフォスフェート及びジチオフォスフォ
ネート（Ｐ原子がＳ−に結合）からなるグループから選
択される。
【００３２】本発明の一具体例において、電荷を有する
部分は、正に帯電し、ここで、Ｃをｓｐ３混成軌道を有
する炭素原子として、一般式Ｃ４Ｐ＋又はＣ３Ｓ＋で表
され、又は、Ｃをｓｐ３又はｓｐ２混成軌道を有する炭
素原子とし、ｓｐ３の場合、係数ａとｂの和を３とし、
ｓｐ２の場合、係数ａとｂの和を２として、ＣａＮＨ ｂ
＋で表されるものであってもよい。
【００３３】一般式Ｃ４Ｐ＋で表される正の電荷を有す
る化学的部分は、「ホスホニウム」イオンと呼ばれ、Ｃ
３Ｓ＋は「スルホニウム」イオンと呼ばれる。これらの
化学的部分は、それぞれＲ（ＰＲ１Ｒ２Ｒ３）＋及びＲ
（ＳＲ１Ｒ２）＋と表すこともでき、ここで、Ｒは、付
加物（appendage）に使用するアルキル基又はアリル基
を表し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は同一又は異なるアルキル基
又はアリル基を表し、これらは結合（環状）されていて
もよい。本発明においては、後者の基は小さい方が好ま
しく、好適な具体例としては、メチル（ＣＨ３）基及び
エチル（ＣＨ２ＣＨ３）基がある。なお、アルキル基又
はアリル基自身を代用してもよい。例えば、２−ヒドロ
キシエチル（ＣＨ２ＣＨ３ＯＨ）基をエチル基に代えて
使用し、極性を強めてもよい。一般式ＣａＮＨｂ ＋で表
される正の電荷を有する部分は、「アンモニウム」イオ
ンとして知られている。これらＮを用いる部分の可能性
は、アルキル基又はアリル基に代えてＨを使用すること
ができるため、非常に広くなるが、付加のために少なく
とも１つのアルキル基又はアリルＲ基が必要である。さ
らに、これらの部分は、ＲＮＨ３ ＋（第１級アンモニウ
ム）イオン、ＲＮＲ １Ｈ２ ＋（第２級アンモニウム）イ
オン、ＲＮＲ１Ｒ２Ｈ＋（第３級アンモニウム）イオン
と表現することもできる。ホスホニウム及びスルホニウ
ム部分と同様、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３基は同一の基であって
も異なる基であってもよく、結合（環状）されていても
よい。
【００３４】電荷を有する化学的部分は、シリレート化
により付加してもよい。
【００３５】また、電荷を有する化学的部分は、錯化に
より付加してもよい。
【００３６】ここで、「錯化」とは、粒子固有の１以上
の金属原子及び配位子のドナー原子を有する粒子の表面
に配位錯体を形成することを意味する。
【００３７】電荷を有する化学的部分は、金属錯体であ
ってもよい。
【００３８】電荷を有する部分は、ポリマに付加しても
よい。
【００３９】原理的には、粒子表面に結合できる電荷を
有するポリマであればいかなるポリマを使用することも
できる。ポリマのうちの幾つかの基は、粒子表面の原子
と相互作用して粒子に結合し、残りは電荷を有する部分
を提供し、溶媒と相互作用する。後述する実施例６にお
いては、ポリ（アクリル酸）のカルボン酸基が両方の機
能を適用し、原理的にチタン原子を介してチタン酸バリ
ウム粒子に結合する。これに代えて使用できるポリマ
は、ポリ（ホスホン酸）、ポリ（アミノ酸）、ポリ（エ
チレンイミン）等、多くの種類がある。
【００４０】強誘電体粒子は、単分域粒子であってもよ
い。
【００４１】粒子のサイズは、５ｎｍ乃至２００ｎｍが
好適であり、より好ましくは、１０ｎｍ乃至１５０ｎｍ
とするとよく、さらに好ましくは２０ｎｍ乃至１００ｎ
ｍとするとよい。なお、この粒子のサイズは、粒子の各
寸法のうち最も長い部分を指すものとする。
【００４２】強誘電体粒子は、頂点を共有する酸素八面
体を含む混合酸化物からなるグループから選択された化
合物により形成してもよい。
【００４３】また、強誘電体粒子は、ペロフスカイト型
化合物のグループから選択された化合物により形成して
もよい。
【００４４】また、強誘電体粒子は、タングステン青銅
型化合物のグループから選択された化合物により形成し
てもよい。
【００４５】また、強誘電体粒子は、酸化ビスマス層構
造化合物のグループから選択された化合物により形成し
てもよい。
【００４６】また、強誘電体粒子は、ニオブ酸リチウム
又はタンタル酸リチウムのグループから選択された化合
物により形成してもよい。
【００４７】また、強誘電体粒子は、Ａは、Ｌｉ＋、Ｎ
ａ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、Ｌａ３＋
（又は希土類金属）、Ｃｏ３＋、Ｃｄ２＋、Ｐｂ２＋、
Ｂｉ ３＋からなるグループから選択され、Ｂは、Ｍｇ
２＋、Ｔｉ４＋、Ｚｒ４＋、Ｈｆ４＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ
５＋、Ｗ５＋、Ｍｎ３＋、Ｆｅ３＋、Ｎｉ２＋、Ｚｎ２
＋、Ａｌ３＋、Ｇａ３＋、Ｓｎ４＋、Ｓｂ５＋からなる
グループから選択され、ｌ、ｍ、ｎは、グループＡ及び
Ｂの原子による正原子価の合計が２ｎとなるように選択
された整数値を表すものとして、一般式ＡｌＢｍＯｎで
表される構造を有していてもよい。
【００４８】また、強誘電体粒子は、基板上に層を形成
してもよい。
【００４９】この層の厚みは、５ｎｍ乃至２００ｎｍと
するとよい。
【００５０】さらに、一具体例においては、この層の厚
みを１０ｎｍ乃至１５０ｎｍとする。
【００５１】また、この層は単分子層としてもよい。
【００５２】一具体例において、基板は、電極の一部を
構成し、基板の少なくとも一部は粒子の懸濁液に含浸さ
れる。
【００５３】また、電極は、電気セルの一部を構成し、
電気セルにおいて電界が発生され、電界は、基板に一方
の極性の電荷を示させてもよい。
【００５４】さらに、懸濁液のｐＨ値を調整し、基板に
一方の極性の電荷を示させてもよい。
【００５５】同様に、懸濁液のｐＨ値を調整し、粒子に
一方の極性の電荷を示させてもよい。
【００５６】この懸濁液のｐＨ値は、７乃至９に調整す
るとよい。
【００５７】ここで、粒子を基板に付着させた後、粒子
は該基板に固定されるとよく、さらに好ましくは、乾
燥、及び／又は架橋、及び／又は真空乾燥により粒子を
基板に固定するとよい。
【００５８】ここで「付着（attachment）」の意味は、
いかなる形式の接着作用をも含むものとする。「付着」
は、例えば、静電気的相互作用により生じるが、この付
着のために用いられる力として、この他の力が除外させ
るわけではない。付着に共有結合力が用いる場合、ここ
では、例えば「共有結合作用により付着」のように、明
示的に表現する。一方「固定（being fixed）」とは、
実質的に共有結合を含む結合作用を表す用語とする。
【００５９】ここで、強誘電体粒子は、親和力により基
板に付着させてもよい。
【００６０】また、強誘電体粒子は、共有結合作用によ
り基板に付着させてもよい。
【００６１】また、上述の課題を解決するために、本発
明に係る情報格納方法は、上述した製造方法により製造
された強誘電体メモリの素子を有する基板に情報を格納
する情報格納方法であって、各粒子の電気双極子は、指
示手段により指示される。
【００６２】また、上述の課題を解決するために、本発
明に係る情報格納方法は、上述した製造方法により製造
された強誘電体メモリの素子を有する基板に情報を格納
する情報格納方法であって、指示手段により粒子の全て
又は少なくとも一部に強誘電状態の永久双極子モーメン
トを形成し、粒子のグループが実質的に同じ永久双極子
モーメントを有するようにする。
【００６３】ここで、粒子のグループとは、例えば１×
２、２×２、３×３、４×４、２×３、２×４、３×４
等の粒子のアレイを意味する。
【００６４】強誘電状態の双極子モーメントは、基板に
対して実質的に垂直であってもよい。
【００６５】また、強誘電状態の双極子モーメントは、
基板に対して斜角を形成するものであってもよい。
【００６６】指示手段は、走査プローブ顕微鏡（scanni
ng probe microscope：ＳＰＭ）のプローブからなるグ
ループから選択してもよい。
【００６７】好適な具体例においては、双極子モーメン
トは、個別の強誘電体粒子に電気パルスを印加すること
により及び／又は強誘電体粒子のグループに電気パルス
を印加することにより形成される。
【００６８】また、好適な具体例においては、双極子モ
ーメントは、個別の強誘電体粒子に電気パルスを印加す
ることにより及び／又は強誘電体粒子のグループに電気
パルスを印加することにより指示される。
【００６９】なお、「電気双極子を指示する」といった
表現は、例えば、電気双極子が軸方向に沿って上向きで
あるか下向きであるか判定する動作を含む。「強誘電体
粒子を配向する」といった表現は、例えば、双極子の
「指示動作」を実行することができる方向に粒子の軸を
向ける動作を含む。
【００７０】また、上述の課題を解決するために、本発
明に係る記憶素子は、基板と、基板に付着され、電気双
極子が基板の表面に対して少なくとも１つの向きである
平均の向きを有する強誘電体粒子とを備える。
【００７１】少なくとも１つの所定の向きは、基板表面
に対して実質的に垂直としてもよい。
【００７２】なお、「少なくとも１つの所定の向き」
は、２以上の異なる所定の向きを含む形態を包含する。
【００７３】この他の具体例において、少なくとも１つ
の所定の向きは、基板表面に対して斜角を形成する向き
であってもよい。ここで、「斜角」の値ｘは、０°＜ｘ
＜１８０°の範囲をとってもよい。好ましくは、ｘは４
５°≦ｘ≦１３５°とするとよい。
【００７４】ここで、強誘電体粒子は、互いに離間して
基板上に付着していることが好ましい。
【００７５】好適な具体例においては、強誘電体粒子
は、静電気的相互作用によって基板上に付着している。
【００７６】また、基板は、一電気的極性の電荷を示
し、強誘電体粒子は、反対の電気的極性の電荷を示すこ
とが望ましい。
【００７７】さらに、基板によって示される電荷は、電
位を印加し、及びｐＨ値を任意に調整することにより生
成してもよく及び／又は基板に付加された帯電した化学
的部分（moiety）としてもよい。
【００７８】強誘電体粒子によって示される電荷は、電
荷を有する化学的部分であってもよい。
【００７９】また、強誘電体粒子によって示される電荷
は、粒子に付加された電荷を有する部分（moiety）であ
ってもよい。
【００８０】また、電荷を有する部分は負に帯電し、一
般式ＸＯ−又はＸＳ−で表され、Ｘは、周期表の第２乃
至第１６欄及び第２乃至第６列から選択される構成原子
の１つによりＯ−又はＳ−に共有結合されていてもよ
い。好ましくは、ＸＯ−は、フェノール塩及びカルボキ
シル酸塩（Ｃ原子がＯ−に結合）、燐酸塩及びホスホン
酸塩（Ｐ原子がＯ−に結合）、硫酸塩及びスルホン酸塩
（Ｓ原子がＯ−に結合）、ホウ酸塩（Ｂ原子がＯ−に結
合）、ヒ酸塩及び亜ヒ酸塩（Ａｓ原子がＯ−に結合）か
らなるグループから選択される。また、ＸＳ−は、例え
ばチオレート及びジチオカルバマート（Ｃ原子がＳ−に
結合）及びジチオフォスフェート及びジチオフォスフォ
ネート（Ｐ原子がＳ−に結合）からなるグループから選
択される。
【００８１】また、本発明の一具体例において、電荷を
有する部分は、正に帯電し、ここで、Ｃをｓｐ３混成軌
道を有する炭素原子として、一般式Ｃ４Ｐ＋又はＣ３Ｓ
＋で表され、又は、Ｃをｓｐ３又はｓｐ２混成軌道を有
する炭素原子とし、ｓｐ３の場合、係数ａとｂの和を３
とし、ｓｐ２の場合、係数ａとｂの和を２として、Ｃ ａ
ＮＨｂ ＋で表されることを特徴とする請求項８又は９記
載の強誘電体メモリの製造方法。
【００８２】電荷を有する化学的部分は、シリレート化
により付加してもよい。
【００８３】また、電荷を有する化学的部分は、錯化に
より付加してもよい。
【００８４】ここで、「錯化」とは、粒子固有の１以上
の金属原子及び配位子のドナー原子を有する粒子の表面
に配位錯体を形成することを意味する。
【００８５】電荷を有する化学的部分は、金属錯体であ
ってもよい。
【００８６】電荷を有する部分は、ポリマに付加しても
よい。
【００８７】強誘電体粒子は、単分域粒子であってもよ
い。
【００８８】粒子のサイズは、５ｎｍ乃至２００ｎｍが
好適であり、より好ましくは、１０ｎｍ乃至１５０ｎｍ
とするとよく、さらに好ましくは２０ｎｍ乃至１００ｎ
ｍとするとよい。なお、この粒子のサイズは、粒子の各
寸法のうち最も長い部分を指すものとする。
【００８９】上記強誘電体粒子は、頂点を共有する酸素
八面体を含む混合酸化物からなるグループから選択され
た化合物により形成してもよい。
【００９０】また、強誘電体粒子は、ペロフスカイト型
化合物のグループから選択された化合物により形成して
もよい。
【００９１】また、強誘電体粒子は、タングステン青銅
型化合物のグループから選択された化合物により形成し
てもよい。
【００９２】また、強誘電体粒子は、酸化ビスマス層構
造化合物のグループから選択された化合物により形成し
てもよい。
【００９３】また、強誘電体粒子は、ニオブ酸リチウム
又はタンタル酸リチウムのグループから選択された化合
物により形成してもよい。
【００９４】また、強誘電体粒子は、Ａは、Ｌｉ＋、Ｎ
ａ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、Ｌａ３＋
（又は希土類金属）、Ｃｏ３＋、Ｃｄ２＋、Ｐｂ２＋、
Ｂｉ ３＋からなるグループから選択され、Ｂは、Ｍｇ
２＋、Ｔｉ４＋、Ｚｒ４＋、Ｈｆ４＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ
５＋、Ｗ５＋、Ｍｎ３＋、Ｆｅ３＋、Ｎｉ２＋、Ｚｎ２
＋、Ａｌ３＋、Ｇａ３＋、Ｓｎ４＋、Ｓｂ５＋からなる
グループから選択され、ｌ、ｍ、ｎは、グループＡ及び
Ｂの原子による正原子価の合計が２ｎとなるように選択
された整数値を表すものとして、一般式ＡｌＢｍＯｎで
表される構造を有していてもよい。
【００９５】また、基板上に強誘電体粒子の層を形成し
てもよい。この層の厚みは、５ｎｍ乃至２００ｎｍとす
るとよい。また、この層は単分子層としてもよい。
【００９６】また、上述の課題を解決するために、本発
明に係る使用方法は、上述した本発明に基づく製造方法
により製造された強誘電体メモリ又は上述した本発明に
基づく製造方法から得られる強誘電体メモリ、あるいは
上述した本発明に基づく記憶素子をバイナリ情報の記憶
に使用する。ここで、強誘電体メモリ又は記憶素子は、
電子分品内で使用してもよい。
【００９７】また、上述の課題を解決するために、本発
明に係る情報格納方法は、強誘電体粒子を準備する工程
と、基板を準備する工程と、基板に強誘電体粒子のレセ
プタを設ける工程と、強誘電体粒子に、上述のレセプタ
と粒子を結合するための配位子を設ける工程と、強誘電
体粒子を基板に結合し、強誘電体の単分子層を形成し、
方向付け手段により強誘電体粒子の電気双極子を方向付
けする工程とを有する。
【００９８】また、上述の課題を解決するために、本発
明に係る記憶素子は、基板と、この基板に結合された強
誘電体分子の単分子層とを備える。
【００９９】また、上述の課題を解決するために、本発
明に係る記憶素子の使用方法は、本発明に係る強誘電体
メモリの製造方法により製造され、又は本発明に係る強
誘電体メモリの製造方法から得られた記憶素子又は本発
明に係る記憶素子を用いてバイナリ情報を記憶する。
【０１００】本発明の一具体例においては、強誘電体粒
子は、静電気作用により基板に付着する。
【０１０１】好適な具体例においては、レセプタは、基
板に一電気的極性を与える。
【０１０２】また、一具体例において、配位子は、基板
の極性と反対の極性を粒子に与える。
【０１０３】本発明の好適な具体例においては、レセプ
タは、電界の印加及び／又はｐＨ値の調整により発生さ
れた電荷である。
【０１０４】配位子は、シラン誘電体に結合した電荷を
有する化学的部分であり、この化学的部分は、３−アミ
ノプロピル及びＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノ
プロピルからなるグループから選択してもよい。
【０１０５】好適な具体例において、強誘電体粒子は、
均等なサイズを有している。
【０１０６】好ましくは、強誘電体粒子は単分域粒子
（single-domain particle）とするとよい。
【０１０７】この粒子は、実質的に立方体及び／又は球
状の形態を有していてもよい。
【０１０８】一具体例においては、粒子はプレート結晶
構造を有している。
【０１０９】粒子のサイズは、５ｎｍ乃至２００ｎｍが
好適であり、より好ましくは、１０ｎｍ乃至１５０ｎｍ
とするとよく、さらに好ましくは２０ｎｍ乃至１００ｎ
ｍとするとよい。なお、この粒子のサイズは、粒子の各
寸法のうち最も長い部分を指すものとする。
【０１１０】好適な具体例において、この粒子は、結晶
構造を有している。
【０１１１】さらにこの強誘電体粒子は、無機強誘電体
化合物から形成してもよい。
【０１１２】また、好適な具体例において、この強誘電
体粒子は、ペロフスカイト型化合物、チタン酸バリウ
ム、ジルコン酸鉛（lead zirconate）からなるグループ
から選択され、より好ましくは、ペロフスカイト型化合
物は、ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒｘＴｉ
ｌ−ｘＯ３（ＰＺＴ）、ＡＢＸ３からなるグループから
選択され、ここで、ＡはＣａ２＋、Ｂａ２＋、Ｐ
ｂ２＋、Ｓｒ２＋、Ｃｄ２＋、Ｋ ＋、Ｎａ＋及び希土類
金属からなるグループから選択され、Ｂは、Ｔｉ４＋、
Ｚｒ４＋、Ｓｎ４＋、Ｎｂ５＋、Ｈｆ４＋、Ｔａ５＋、
Ｗ５＋、Ｇａ３＋からなるグループから選択され、Ｘ
は、Ｏ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉからなるグループから選択
される。
【０１１３】なお、上述した単分子層の厚みは、５ｎｍ
乃至１００ｎｍとするとよい。
【０１１４】さらに、好ましくは、基板は導電性を有し
ているとよい。
【０１１５】本発明において、基板は、粒子の寸法に比
べて平滑であるとよい。
【０１１６】本発明の一具体例において、基板は、ガラ
ス、表面修飾されたガラス、表面に追加層が形成された
ガラス、フッ素ドープされた酸化スズ（Ｆ−ＳｎＯ２）
層が形成されたガラスのうちのいずれかから形成しても
よい。
【０１１７】好適な具体例において、この基板は、電気
的セルの電極の一部を構成し、この電気セルは、開回路
状態（開回路電気セル）及び閉回路状態（閉回路電気セ
ル）のいずれの状態もとることができ、電極の一部は、
粒子の懸濁液に少なくとも部分的に含浸され、電気セル
を閉回路状態にすることにより、外部電界が印加され
て、電気セルが分極する。
【０１１８】さらに、好適な具体例において、懸濁液の
ｐＨ値は、開回路状態において２〜６とし、閉回路状態
において７〜９とする。
【０１１９】好適な具体例において、粒子を基板に結合
した後、単一層が基板に固定される。この単一層は乾
燥、及び／又は架橋、及び／又は真空乾燥により基板に
固定してもよい。
【０１２０】また、方向付け手段は、電気パルスを印加
するための走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）のプローブか
らなるグループから選択される。
【０１２１】電気双極子の方向付けは、個別の強誘電体
粒子に電気パルスを印加することにより実現できる。
【０１２２】強誘電体粒子を親和力により基板に結合さ
せてもよい。
【０１２３】あるいは、強誘電体粒子は、共有結合作用
により基板に結合させてもよい。
【０１２４】本発明の好適な実施の形態において、強誘
電体粒子は、基板上のレセプタと強誘電体粒子の配位子
の相互作用により基板に結合される。
【０１２５】ここで、強誘電粒子は、静電気的相互作用
により基板に結合してもよい。
【０１２６】好適な具体例において、レセプタは、一電
気的極性を基板に与え、及び／又は配位子は一電気的特
性を基板に与え、及び／又は配位子は逆の電気的特性を
粒子に与える。
【０１２７】レセプタは、電界の印加及び／又はｐＨ値
の調整により発生される電荷であってもよい。
【０１２８】配位子は、（３−アミノプロピル）トリエ
トキシシラン及びＮ−（２−アミノエチル）−３−アミ
ノプロピルトリメトキシシランからなるグループから選
択してもよい。
【０１２９】好適な具体例において、強誘電体粒子は、
均等なサイズを有している。
【０１３０】好ましくは、強誘電体粒子は単分域粒子
（single-domain particle）とするとよい。
【０１３１】この粒子は、実質的に立方体及び／又は球
状の形態を有していてもよい。
【０１３２】粒子のサイズは、５ｎｍ乃至２００ｎｍが
好適であり、より好ましくは、１０ｎｍ乃至１５０ｎｍ
とするとよく、さらに好ましくは２０ｎｍ乃至１００ｎ
ｍとするとよい。なお、この粒子のサイズは、粒子の各
寸法のうち最も長い部分を指すものとする。この最も長
い部分とは、直径であってもよく、粒子の最も長い辺の
長さであってもよい。
【０１３３】好適な具体例において、この粒子は、結晶
構造を有している。
【０１３４】さらにこの強誘電体粒子は、無機強誘電体
化合物から形成してもよい。
【０１３５】また、好適な具体例において、この強誘電
体粒子は、ペロフスカイト型化合物、酒石酸ナトリウム
カリウム、チタン酸バリウム、ジルコン酸鉛からなるグ
ループから選択され、より好ましくは、ペロフスカイト
型化合物は、ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒｘ
Ｔｉｌ−ｘＯ３（ＰＺＴ）、ＡＢＸ３からなるグループ
から選択され、ここで、ＡはＣａ２＋、Ｂａ２＋、Ｐｂ
２＋、Ｓｒ２＋、Ｃｄ ２＋、Ｋ＋、Ｎａ＋及び希土類金
属からなるグループから選択され、Ｂは、Ｔｉ ４＋、Ｚ
ｒ４＋、Ｓｎ４＋、Ｎｂ５＋、Ｈｆ４＋、Ｔａ５＋、Ｗ
５＋、Ｇａ３＋からなるグループから選択され、Ｘは、
Ｏ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉからなるグループから選択され
る。
【０１３６】なお、上述した単分子層の厚みは、５ｎｍ
乃至１００ｎｍとするとよい。
【０１３７】本発明において、基板は、粒子の寸法に比
べて平滑であるとよい。
【０１３８】本発明の一具体例において、基板は、ガラ
ス、表面修飾されたガラス、表面に追加層が形成された
ガラス、フッ素ドープされた酸化スズ（Ｆ−ＳｎＯ２）
層が形成されたガラスのうちのいずれかから形成しても
よい。
【０１３９】本発明の好適な具体例において、本発明に
基づく記憶素子は、電子部品の中で使用される。
【０１４０】「強誘電体粒子」とは、強誘電性を示す粒
子である。「基板」という用語は、粒子が付着できるあ
らゆる物体を指示するものとする。基板Ａの「単分子
層」とは、基板Ａ上の分子又は原子の単層からなる膜を
意味する。ここで使用する「・・・の結合は、静電気的
相互作用により行われる」等といった表現は、静電気的
相互作用に伴う及び／又は静電気的相互作用に起因する
結合の関係を表す。「レセプタ」及び「配位子」は、相
互に作用し相互に結合することができる２つのエンティ
ティを指示する。これらは官能基であってもよく、逆電
気極性を有する基であってもよく、電界の印加又は他の
手法により発生した逆の極性を有する単なる電荷であっ
てもよい。「粒子が均一のサイズを有する」とは、粒子
が、平均的に、実質的に同じサイズを有するという意味
である。「単分域粒子」とは、粒子が単一の強誘電分域
を有することを意味する。強誘電分域は、全ての電気双
極子が実効分極により配向されるエンティティである。
「導電性」とは、電荷、電子、正孔、イオン等を伝導す
る性質を意味する。「基板は、粒子の寸法に比べて平滑
である」とは、ピーク（及びピークに挟まれた谷）の平
均寸法により測定された基板の粗さが粒子の平均寸法よ
り小さいことを意味する。「開回路状態」及び「閉回路
状態」とは、それぞれ開かれた及び閉じられた電気回路
を意味する。「電極の少なくとも一部を含浸させる」と
は、電極の表面の全て又は一部を含浸させることを意味
する。
【０１４１】本発明により、個別にアドレス指定可能な
不揮発性記憶素子として強誘電粒子のアレイを使用する
ことができる。一具体例において選択された粒子は、サ
イズの分布が小さく、高度な結晶体（ナノ結晶）であ
り、単分域強誘電性を有する。本発明によれば、１ビッ
トの情報は、各粒子の電気双極子の上又は下の向きに対
応する。また、単一の粒子に代えて、小さなアレイ（例
えば、１×２、２×２、３×３、４×４、２×３、２×
４、３×４等）又は粒子のクラスタによりメモリ単位格
子を構成してもよい。
【０１４２】本発明は、従来の手法に比べて、以下のよ
うな利点を有する。 ・本発明により、不揮発性強誘電体記憶素子を１００ｎ
ｍスケール以下に小型化することができる。 ・強誘電分域が個別の粒子として互いに分離されている
ため、記憶素子は、多結晶素子に存在するメカニズムに
よって劣化しない。 ・読出処理を非破壊方式で行うことができる。
【０１４３】強誘電性又は上述したこの他の挙動に基づ
く従来の記憶素子で、これら全ての利点を有する記憶素
子はない。
【０１４４】
【発明の実施の形態】図１は、キュリー温度Ｔｃ以下の
環境で強誘電体材料が示す通常のヒステリシス曲線を示
すグラフである。破線で示す曲線は、材料が最初に製造
された状態からの分極を示し、実線で示す曲線は、抗電
界Ｅｃを超える電界が印加されて材料が永久的に分極さ
れた後の、ヒステリシスループを表している。
【０１４５】図２は、強誘電体ＡＢＯ３ペロフスカイト
結晶（Ｔｃ以下）の歪んだ単位立方格子構造（distorte
d cubic unit cell structure）を示す図である。Ｂ
４＋イオンは、Ｏ２−イオンにより定義される平面より
僅かに上又は下に位置する。ここでは、６つの分極方向
のうちの２つが示されている。これらの６つの方向は、
外部電界が存在しないと生じない。歪んだ単位格子にお
いては、Ｂ４＋イオンは、酸素イオン平面より上又は下
である２つの安定位置を有する。Ｂ４＋イオンは、いず
れの位置にあっても、Ｏ２−イオンの負電荷中心に対し
て、僅かな割合（約０．１Å程度）でいずれかの方向に
偏っており、これにより電気双極子が形成される。この
電気双極子は、隣接する単位格子の電子双極子に対して
自発的に整列し、これにより、強誘電分域として知られ
るマイクロ構造エンティティが形成され、複数のセルデ
ィメンションに亘って実効電気分極（net electrical p
olarization）が生じる。Ｂ４＋イオンの２つの可能な
位置間のエネルギ障壁は、イオンが電界の影響を受けて
２つの位置間を移動できる程度に十分小さなものであ
り、したがってこの材料は、容易に方向付けて分極する
ことができる。電気双極子の向きは、逆電界が印加され
るまで残る。通常、イオンの変位は、最高１０１ ３Ｈｚ
の周波数を有する電界の反転に応答する。
【０１４６】チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）は、多
層コンデンサに好適な強誘電体材料である。この材料の
キュリー温度Ｔｃは１２０℃であり、飽和分極Ｐｓは、
２３℃において０．２６Ｃｍ−２である。ＢａＴｉＯ３
の誘電性挙動及び温度依存性を変更するために、Ｂａ
２＋をＳｒ２＋、Ｃａ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｄ２＋に置換
したり、又はＴｉ４＋をＺｒ４＋、Ｓｎ４＋、Ｈｆ４＋
に置換してもよい。ドープ処理が施されていないＢａＴ
ｉＯ３は、３．２ｅＶの光バンドキャップを有するｐ型
半導体である。
【０１４７】図３は、一般的なＦＲＡＭ素子における強
誘電体構造を示す図である。図３（ａ）は、ＦＥＦＥＴ
を示し、図３（ｂ）はＦＥＣＡＰを示している。いずれ
の構造も多結晶誘電体材料を備えている。
【０１４８】ＦＥＦＥＴは、ソース６０、ゲート７０、
ドレイン９０及びシリコン基板１００を備える通常のＭ
ＯＳトランジスタのＳｉＯ２ゲート誘電層を強誘電体薄
膜８０に置き換えたものである。この場合、強誘電体の
残留分極がチャンネル導電性を制御する。したがって、
電界効果トランジスタの実効閾値電圧は、分極の向きに
依存する。これにより、一定のゲート電圧によりこの素
子に流れる電流レベルを測定することにより情報を読み
出すことができる。この読出メカニズムは被破壊型であ
る。
【０１４９】他方の種類のＦＲＡＭ、すなわちＦＥＣＡ
Ｐは、従来のダイナミックランダムアクセスメモリ（dy
namic random access memory：ＤＲＡＭ）における二酸
化珪素コンデンサの代替えとなるものである。
【０１５０】ＦＥＣＡＰは、基板と平行な２つの電極１
１０、１２０と、これら電極１１０、１２０間に挟み込
まれた強誘電体材料１３０とを備える。この場合、強誘
電体の分極は、電極の電荷を補償するように高められ、
電極の電荷を切り換えることにより分極が変化する。こ
のため、ＦＥＣＡＰに電圧を印加し、変位電流を電流統
合ビット線コンデンサ（current-integrating bit-line
capacitor）における電圧降下として測定することによ
り、情報コンテンツを読み出すことができる。この電圧
は、非切換ＦＥＣＡＰの対応する基準電圧と比較され
る。この種のＦＲＡＭセルは、読出メカニズムにより元
の情報コンテンツが破壊され、したがって素子を再びプ
ログラミングしなくてはならないという問題がある。
【０１５１】図４は、本発明に基づき、キューブ状のＢ
ａＴｉＯ３単粒子１０の表面をシリレート剤であるＮ−
（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキ
シシランにより修飾する手法を説明する図である。この
反応基は、粒子１０表面に存在する−ＯＨ基に縮合し、
これにより正電荷を有する−ＮＨ２ ＋基及び−ＮＨ３ ＋
基が導入される。
【０１５２】図５は、本発明に基づき、ＴＥＣ（transp
arent electrical conducting）ガラス電極上にＢａＴ
ｉＯ３粒子の単粒子層を堆積させる手法を説明する図で
ある。基板３０上には、Ｆ−ＳｎＯ２層３２が形成され
ている。懸濁液中のＢａＴｉＯ３粒子１０、１０’は、
図４に示すように、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−ア
ミノプロピルトリメトキシシランにより表面修飾されて
いる。反対側の電極３４上には金属膜３６が形成されて
いる。なお、ここでは、図を簡潔にするために、粒子１
０上の電荷を省略して示している。図５（ａ）は、酸性
環境下において回路を開いた状態を示し、粒子１０は分
散し、２つの電極間で、溶液相において、不規則に配向
されている。粒子１０及びＦ−ＳｎＯ２層３２はいずれ
も正に帯電している。図５（ｂ）は、中性環境下におい
て回路を閉じた状態を示し、粒子１０はＴＥＣガラス電
極に吸着され、これらの粒子１０の配向分極は電界の方
向を向いている。粒子１０は正に帯電し、Ｆ−ＳｎＯ２
層３２は、負に帯電している。粒子１０間及び粒子１０
とＦ−ＳｎＯ２層３２との間には、Ｎ−（２−アミノエ
チル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン基が介
在している。なお、図５（ｂ）において、「＋」は正電
荷を表し、「−」は負電荷を表す。
【０１５３】詳しくは、図４及び図５は、本発明に基づ
き、基板に対して垂直な結晶軸を有するチタン酸バリウ
ムの単分子層を準備する工程の具体例を説明している。
粒子は、一辺の長さが２０〜７０ｎｍの立方晶系結晶で
あり、オーストラリア、ウエスタンオーストラリア州、
ネドランド（Nedlands）のアドバンスド・パウダ・テク
ノロジ社（Advanced Powder Technology Pty.Ltd.: htt
p://www.apt-powders.com）より入手することができ
る。まず、粒子は、シリレート剤であるＮ−（２−アミ
ノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン基
により修飾される。この反応は、実質的に粒子表面の水
酸基（−ＯＨ）の一部を第２級及び第３級アンモニウム
基（−ＮＨ２ ＋、−ＮＨ３ ＋）に置換することにより粒
子を正に帯電した有機層（準単分子層）によりコーティ
ングする。次に、電界が印加され、粒子はＴＥＣガラス
基板に堆積されるとともに電界の向きに配向される。Ｔ
ＥＣガラスは、フッ素ドープされた酸化第２スズ（Ｆ−
ＳｎＯ３）の薄膜により導電性を有する。まず、図５
（ａ）に示すように、回路を開いた状態において、粒子
の酸性（ｐＨ＝３〜４）懸濁液が電極間に配置される。
この条件下では、酸性ｐＨにおいて、粒子の表面及びＴ
ＥＣガラスの表面（Ｆ−ＳｎＯ３）は、正に帯電してい
るため、吸着は起こらない。続いて、回路を閉じること
により、両電極間に電界が発生され、一方、懸濁液は塩
基を加えることによりｐＨ＝７〜８に中和される。この
条件下では、中性ｐＨにおいて、粒子は正に帯電し、Ｔ
ＥＣガラス（Ｆ−ＳｎＯ２）は、特に印加された電位に
より負に分極され、負に帯電しているため、粒子はＴＥ
Ｃガラス基板に吸着される。粒子は、図５（ｂ）に示す
ように、この吸着プロセスにおいて、電界の方向に配向
される。粒子は、電界が除去された後も、静電引力によ
りＴＥＣガラス基板に吸着された状態で残留する。吸着
層は、その後に、熱により誘起される配向のランダム化
に対して、吸着層を安定化させるために化学的架橋され
る。この方法は、球形を含むいかなる粒子形状にも適用
できる。
【０１５４】図６は、各誘電体粒子にバイナリ情報を記
憶させる手法を説明する図である。各粒子は、単一の強
誘電性結晶分域を有している。これらの粒子は、導電性
基板に吸着されており、指示手段１４０、この具体例に
おいては、電気パルス生成器１５０に取り付けられた走
査型プローブ顕微鏡（scanning probe microscope：以
下、ＳＰＭという）の導電性チップ１４０により個別に
アドレッシングされる。ＳＰＭの導電性チップ１４０を
介して、粒子には負又は正の電気パルスが印加され、こ
れにより、各粒子の電気双極子は、それぞれ上向き又は
下向きに分極される。この図６は、ＳＰＭの導電性チッ
プ１４０を用いて、各強誘電体粒子に電気パルスを印加
することにより、バイナリ情報を書き込む手法を示して
いる。破線の矢印は、導電性チップ１４０の移動方向を
示している。これらの粒子は、図５を用いて説明した工
程により導電性基板上に形成された単分子層又は準単分
子層として存在する。各粒子は、ＳＰＭの導電性チップ
１４０を移動させることによりアドレッシングすること
ができる。印加されるパルスの電界の強さは、抗電界Ｅ
ｃ以上とする。印加される電界の極性により、粒子内の
永久双極子の極性を上向きとするか下向きとするかが決
定し、この永久双極子の向きが０又は１のバイナリ情報
を表している。
【０１５５】なお、図４〜図６に示す手法は、例示的な
ものであり、本発明はこれらの特定の具体例に限定され
るものではない。本発明により、１００ｎｍスケール以
下の記憶素子を製造することができ、電子素子のさらな
る小型化を実現することができる。
【０１５６】以下に示す１５個の実施例は、粒子の修飾
及び基板への蒸着を詳細に説明するものであるが、本発
明はここに開示する組成、形式及び手法に限定されるも
のではない。
【０１５７】粒子の表面修飾 実施例１ ＢａＴｉＯ３粉（１ｇ）をトルエン（２０ｍｌ）に懸濁
し、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルト
リメトキシシラン（ＡＥＡＰＳ）（０．１ｇ）を添加す
る。この混合物を４時間、８０℃〜１００℃に加熱した
後、室温に冷却し、遠心分離する。上澄み液を取り除い
た後、再びトルエン（１０ｍｌ）に懸濁し、遠心分離す
ることにより沈殿物を２回洗浄し、同様にエタノール
（１０ｍｌ）により１回洗浄し、８０℃の真空下で乾燥
させる。次に、乾燥されたＢａＴｉＯ３粉を１Ｍの塩酸
（２０ｍｌ）に懸濁し、完全に分散するまで超音波処理
を行う。ここで、完全な分散が実現できなかった場合、
遠心分離により分散されなかった材料を除去する。
【０１５８】実施例２ 実施例１における分散用の水溶液（１０ｍｌ）にブロム
酢酸を混合し、溶解させる。次に、１Ｍの炭酸ナトリウ
ム水溶液（１０ｍｌ）を加える。この混合物を２時間、
８０℃〜１００℃で熱し、室温に冷却して遠心分離す
る。上澄み液を取り除いた後、再び水（５ｍｌ）に懸濁
し、遠心分離することにより沈殿物を２回洗浄する。こ
の洗浄された沈殿物を再び水（１０ｍｌ）に懸濁し、完
全に分散するまで超音波処理を施す。ここで、完全な分
散が実現できなかった場合、遠心分離により分散されな
かった材料を除去する。
【０１５９】実施例３ ＢａＴｉＯ３粉（１ｇ）をイソプロパノール（２０ｍ
ｌ）に懸濁し、５−スルホサリチル酸（０．１ｇ）を加
える。この混合物を２時間、７０℃〜８０℃に加熱した
後、室温に冷却し、遠心分離する。上澄み液を取り除い
た後、イソプロパノール（１０ｍｌ）に再び懸濁し、遠
心分離することにより、沈殿物を２回洗浄する。続い
て、洗浄された沈殿物を８０℃の真空下で乾燥させる。
乾燥された粉末を０．００１Ｍの水酸化ナトリウム水溶
液（２０ｍｌ）に懸濁し、完全に分散するまで超音波処
理を施す。ここで、完全な分散が実現できなかった場
合、遠心分離により分散されなかった材料を除去する。
【０１６０】これは、錯化の具体例である。ここで、配
位子は、５−スルホサリチル酸であり、この配位子は、
チタン酸バリウムの表面のチタン原子に結合する。以下
に示すように、この分子から水素イオンを脱離させるこ
とにより、この分子は、カルボキシレート及びフェノラ
ートの酸素原子を介して、チタン原子に結合することが
でき、これにより負に帯電したスルホン酸基は、粒子の
表面から離れる方向を向く。
【０１６１】実施例４ 塩化第２銅の０．１Ｍ水溶液（１０ｍｌ）を攪拌しなが
ら、水色から深い青色への変化が観察されなくなるま
で、実施例１の水性分散媒を徐々に加える。
【０１６２】実施例５ 塩化第２銅の０．１Ｍ水溶液（１０ｍｌ）を攪拌しなが
ら、水色から深い青色への変化が観察されなくなるま
で、実施例２の水性分散媒を徐々に加える。
【０１６３】実施例４及び実施例５は、請求項１４に対
応する。これらの実施例における電荷を有する化学的部
分は、銅（第２銅、Ｃｕ２＋）イオン錯体である。第２
銅イオンは、４面配位体構造をとりやすい。実施例４に
おいて、４つのドナー原子は、２つのＮ−（２−アミノ
エチル）−３−アミノプロピル基に存在するＮ−原子で
あってもよい。実施例５においては、４つのドナー原子
は、２つのＮ−原子及びブロム酢酸による修飾（実施例
２）の後に存在する２つのカルボン酸Ｏ−原子であって
もよい。
【０１６４】実施例６ ＢａＴｉＯ３粉（１ｇ）をイソプロパノール（２０ｍ
ｌ）に懸濁し、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）（０．１ｇ）
を加える。この混合物を２時間、７０℃〜８０℃で熱
し、室温に冷却して遠心分離する。上澄み液を取り除い
た後、イソプロパノール（１０ｍｌ）に再び懸濁し、遠
心分離することにより、沈殿物を２回洗浄する。続い
て、洗浄された沈殿物を８０℃の真空下で乾燥させる。
乾燥された粉末を０．００１Ｍの水酸化ナトリウム水溶
液（２０ｍｌ）に懸濁し、完全に分散するまで超音波処
理を施す。ここで、完全な分散が実現できなかった場
合、遠心分離により分散されなかった材料を除去する。
【０１６５】基板の表面修飾 実施例７ フッ素ドープされたＳｎＯ２導電層を有する透明な導電
性ガラス基板（約１０ｃｍ２のＦ−ＳｎＯ２ガラス基
板）をトルエン２０ｍｌのＡＥＡＰＳ（０．１ｇ）溶液
に含浸させる。溶液を１時間、８０℃〜１００℃に熱す
る。基板を取り出した後、基板をトルエンで洗浄し、続
いてエタノールで洗浄し、８０℃の真空下で２時間乾燥
させる。
【０１６６】実施例８ 約１０ｃｍ２のＦ−ＳｎＯ２ガラス基板をトルエン２０
ｍｌの（３−グリシドキシプロピル）−トリメトキシシ
ラン（ＧＰＳ）（０．１ｇ）溶液に含浸させる。溶液を
１時間、８０℃〜１００℃に加熱する。基板を取り出し
た後、基板をトルエンで洗浄し、続いてエタノールで洗
浄し、８０℃の真空下で２時間乾燥させる。
【０１６７】実施例９ カーボン膜が蒸着された約１０ｃｍ２のガラス基板をプ
ラズマクリーナに挿入し、カーボン膜の表面が親水性と
なるまでＯ２プラズマにより処理する。
【０１６８】粒子の静電堆積 実施例１０ 約１０ｃｍ２のＦ−ＳｎＯ２ガラス基板を実施例１にお
けるＡＥＡＰＳ処理された粒子の水性分散媒（２ｍｌを
２０ｍｌの水で希釈した）に含浸する。この分散媒を攪
拌しながら、ｐＨが約７．５となるまで、０．００１Ｍ
の水酸化ナトリウム水溶液を徐々に加える。１時間後に
ガラス基板を取り出し、８０℃の真空下で２時間乾燥さ
せる。
【０１６９】実施例１１ 実施例８のＦ−ＳｎＯ２ガラス基板（約１０ｃｍ２）を
ＡＥＡＰＳ処理し、実施例３に示すＳＳＡ処理された粒
子の水性分散媒（２ｍｌを２０ｍｌの水で希釈）に含浸
させる。この分散媒を攪拌しながら、ｐＨが約５になる
まで０．００１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液を徐々に加
える。１時間後にガラス基板を取り出し、８０℃の真空
下で２時間乾燥させる。
【０１７０】粒子の電気泳動堆積 実施例１２ 実施例１におけるＡＥＡＰＳ処理された粒子の水性分散
媒の一部（２ｍｌ）を水（２０ｍｌ）で希釈し、１ｃｍ
の間隔を有する１０ｃｍ２のコプレーナ電極の開回路セ
ルを配設する。カソード基板としては、Ｆ−ＳｎＯ２ガ
ラスを使用し、アノードとしてはＣガラスを使用する。
電圧の印加には、周知の直流電源を使用する。１Ｖの電
圧を印加することにより、粒子はＦ−ＳｎＯ２ガラスに
堆積する。堆積が完了すると（約１分）、電極を分極し
たまま基板を取り出す。次に、分極をオフに切り換え、
基板を切り離し、８０℃の真空下で２時間乾燥させる。
これに代えて、カソードを取り出す前に、分散媒のｐＨ
が約７．５になるまで、分散媒を攪拌しながら徐々に
０．００１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液を加えてもよ
い。
【０１７１】実施例１３ 処理されていないＦ−ＳｎＯ２ガラスに代えて、実施例
８のＧＰＳ処理されたＦ−ＳｎＯ２ガラスをカソードし
て使用し、実施例１２と同様の処理を行う。
【０１７２】実施例１４ 実施例６におけるＰＡＡ処理された粒子の水性分散媒の
一部（２ｍｌ）を水（２０ｍｌ）で希釈し、１ｃｍの間
隔を有する１０ｃｍ２のコプレーナ電極の開回路セルを
配設する。アノード基板としてはＣガラスを使用し、カ
ソードとしては、Ｆ−ＳｎＯ２ガラスを使用する。１Ｖ
の電圧を印加することにより、粒子はＣガラスに堆積す
る。堆積が完了すると（約１分）、電極を分極したまま
基板を取り出す。次に、分極をオフに切り換え、基板を
切り離し、８０℃の真空下で２時間乾燥させる。
【０１７３】実施例１５ 処理されていないＣガラスに代えて、実施例９のプラズ
マ処理されたＣガラスをカソード基板として使用し、実
施例１４と同様の処理を行う。
【０１７４】以上の説明、請求の範囲及び／又は図面に
示した本発明の特徴のそれぞれ、及びこれらの特徴の組
合せ、これらの特徴を実現するための材料は、全て本発
明の範囲内にある。
【０１７５】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る強誘電体メ
モリの製造方法は、強誘電状態において、双極子モーメ
ントが基板の表面に対して少なくとも１つの所定の向き
である平均の向きを有する軸に沿って配向されるよう
に、少なくとも強誘電体粒子の一部を配向し、基板に強
誘電体粒子を付着させる。これにより、ナノスケールに
小型化された強誘電体メモリ素子を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】キュリー温度以下における強誘電体材料のヒス
テリシス曲線を示す図である。
【図２】キュリー温度以下における強誘電体ＡＢＯ３ペ
ロフスカイト結晶の歪んだ単位立方格子を示す図であ
る。
【図３】（ａ）はＦＥＦＥＴの構造を示し（ｂ）はＦＥ
ＣＡＰの構造を示す図である。
【図４】キューブ状のＢａＴｉＯ３粒子をシリレート剤
Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメ
トキシシランにより表面修飾する手法を説明する図であ
る。
【図５】ＴＥＣガラス電極上にＢａＴｉＯ３粒子の単分
子層を堆積させる手法を説明する図である。
【図６】各強誘電体粒子にバイナリ情報を記憶させる手
法を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 強誘電体粒子、３０ 基板、３２ Ｆ−ＳｎＯ２
層、３４ 電極、３６金属膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォード ウィリアム ドイツ連邦共和国、70327 シュトゥット ゥガルト ヘデルフィンガー シュトラー セ 61 ソニー インターナショナル（ヨ ーロッパ）ゲゼルシャフト ミット ベシ ュレンクテル ハフツング アドバンスド テクノロジー センター シュトゥット ゥガルト内 (72)発明者 ジュリナ ヴェッセルズ ドイツ連邦共和国、70327 シュトゥット ゥガルト ヘデルフィンガー シュトラー セ 61 ソニー インターナショナル（ヨ ーロッパ）ゲゼルシャフト ミット ベシ ュレンクテル ハフツング アドバンスド テクノロジー センター シュトゥット ゥガルト内 (72)発明者 ヴォッスマイエル トビアス ドイツ連邦共和国、70327 シュトゥット ゥガルト ヘデルフィンガー シュトラー セ 61 ソニー インターナショナル（ヨ ーロッパ）ゲゼルシャフト ミット ベシ ュレンクテル ハフツング アドバンスド テクノロジー センター シュトゥット ゥガルト内 (72)発明者 冨田 秀実 ドイツ連邦共和国、70327 シュトゥット ゥガルト ヘデルフィンガー シュトラー セ 61 ソニー インターナショナル（ヨ ーロッパ）ゲゼルシャフト ミット ベシ ュレンクテル ハフツング アドバンスド テクノロジー センター シュトゥット ゥガルト内 Ｆターム(参考） 5F058 BA20 BC03 BC04 BF42 BH01

Claims (56)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）強誘電体粒子を準備する工程と、 ｂ）基板を準備する工程と、 ｃ）強誘電状態において、双極子モーメントが上記基板
    の表面に対して少なくとも１つの所定の向きである平均
    の向きを有する軸に沿って配向されるように、少なくと
    も上記強誘電体粒子の一部を配向する工程と、 ｄ）上記基板に上記強誘電体粒子を付着させる工程とを
    有する強誘電体メモリの製造方法。
  2. 【請求項２】 上記少なくとも１つの所定の向きは、上
    記基板表面に対して実質的に垂直であることを特徴とす
    る請求項１記載の強誘電体メモリの製造方法。
  3. 【請求項３】 上記少なくとも１つの所定の向きは、上
    記基板表面に対して斜角を形成する向きであることを特
    徴とする請求項１記載の強誘電体メモリの製造方法。
  4. 【請求項４】 上記強誘電体粒子は、互いに離間して上
    記基板上に付着することを特徴とする請求項１乃至請求
    項３いずれか１項記載の強誘電体メモリの製造方法。
  5. 【請求項５】 上記強誘電体粒子は、静電気的相互作用
    によって上記基板上に付着することを特徴とする請求項
    １乃至請求項４いずれか１項記載の強誘電体メモリの製
    造方法。
  6. 【請求項６】 上記配向は、静電気的相互作用によって
    生じることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか
    １項記載の強誘電体メモリの製造方法。
  7. 【請求項７】 上記基板は、一電気的極性の電荷を示
    し、上記強誘電体粒子は、反対の電気的極性の電荷を示
    すことを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれか１項
    記載の強誘電体メモリの製造方法。
  8. 【請求項８】 上記基板によって示される電荷は、電位
    を印加し、及びｐＨ値を任意に調整することにより生成
    され、及び／又は上記基板に付加された帯電した化学的
    部分であることを特徴とする請求項７記載の強誘電体メ
    モリの製造方法。
  9. 【請求項９】 上記強誘電体粒子によって示される電荷
    は、上記粒子に付加された電荷を有する部分であること
    を特徴とする請求項８記載の強誘電体メモリの製造方
    法。
  10. 【請求項１０】 上記電荷を有する部分は負に帯電し、
    一般式ＸＯ−又はＸＳ −で表され、Ｘは、周期表の第２
    乃至第１６族及び第２乃至第６周期原子から選択される
    構成原子の１つによりＯ−又はＳ−に共有結合されてい
    ることを特徴とする請求項８又は９記載の強誘電体メモ
    リの製造方法。
  11. 【請求項１１】 上記電荷を有する部分は、正に帯電
    し、ここで、Ｃをｓｐ３混成軌道を有する炭素原子とし
    て、一般式Ｃ４Ｐ＋又はＣ３Ｓ＋で表され、又は、Ｃを
    ｓｐ３又はｓｐ２混成軌道を有する炭素原子とし、ｓｐ
    ３の場合、係数ａとｂの和を３とし、ｓｐ２の場合、係
    数ａとｂの和を２として、ＣａＮＨｂ ＋で表されること
    を特徴とする請求項８又は９記載の強誘電体メモリの製
    造方法。
  12. 【請求項１２】 上記電荷を有する部分は、シリレート
    化により付加されることを特徴とする請求項８乃至１１
    いずれか１項記載の強誘電体メモリの製造方法。
  13. 【請求項１３】 上記電荷を有する部分は、錯化により
    付加されることを特徴とする請求項８乃至１１いずれか
    １項記載の強誘電体メモリの製造方法。
  14. 【請求項１４】 上記電荷を有する部分は、金属錯体で
    あることを特徴とする請求項８乃至１３いずれか１項記
    載の強誘電体メモリの製造方法。
  15. 【請求項１５】 上記電荷を有する部分は、ポリマに付
    加されることを特徴とする請求項８乃至１４いずれか１
    項記載の強誘電体メモリの製造方法。
  16. 【請求項１６】 上記強誘電体粒子は、単分域粒子であ
    ることを特徴とする請求項１乃至１５いずれか１項記載
    の強誘電体メモリの製造方法。
  17. 【請求項１７】 上記粒子のサイズは、５ｎｍ乃至２０
    ０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至１６いずれ
    か１項記載の強誘電体メモリの製造方法。
  18. 【請求項１８】 上記強誘電体粒子は、頂点を共有する
    酸素八面体を含む混合酸化物からなるグループから選択
    された化合物により形成されることを特徴とする請求項
    １乃至１７いずれか１項記載の強誘電体メモリの製造方
    法。
  19. 【請求項１９】 上記強誘電体粒子はペロフスカイト型
    化合物のグループから選択された化合物により形成され
    ることを特徴とする請求項１乃至１８いずれか１項記載
    の強誘電体メモリの製造方法。
  20. 【請求項２０】 上記強誘電体粒子は、タングステン青
    銅型化合物のグループから選択された化合物により形成
    されることを特徴とする請求項１乃至１９いずれか１項
    記載の強誘電体メモリの製造方法。
  21. 【請求項２１】 上記強誘電体粒子は、酸化ビスマス層
    構造化合物のグループから選択された化合物により形成
    されることを特徴とする請求項１乃至２０いずれか１項
    記載の強誘電体メモリの製造方法。
  22. 【請求項２２】 上記強誘電体粒子は、ニオブ酸リチウ
    ム又はタンタル酸リチウムのグループから選択された化
    合物であることを特徴とする請求項１乃至２１いずれか
    １項記載の強誘電体メモリの製造方法。
  23. 【請求項２３】 上記強誘電体粒子は、一般式ＡｌＢｍ
    Ｏｎで表され、 Ａは、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂ
    ａ２＋、Ｌａ３＋（又は希土類金属）、Ｃｏ３＋、Ｃｄ
    ２＋、Ｐｂ２＋、Ｂｉ３＋からなるグループから選択さ
    れ、 Ｂは、Ｍｇ２＋、Ｔｉ４＋、Ｚｒ４＋、Ｈｆ４＋、Ｎｂ
    ５＋、Ｔａ５＋、Ｗ５ ＋、Ｍｎ３＋、Ｆｅ３＋、Ｎｉ
    ２＋、Ｚｎ２＋、Ａｌ３＋、Ｇａ３＋、Ｓｎ４＋、Ｓｂ
    ５＋からなるグループから選択され、 ｌ、ｍ、ｎは、グループＡ及びＢの原子による正原子価
    の合計が２ｎとなるように選択された整数値を表すこと
    を特徴とする請求項１乃至２２いずれか１項記載の強誘
    電体メモリの製造方法。
  24. 【請求項２４】 上記強誘電体粒子は、上記基板上に層
    を形成することを特徴とする請求項１乃至２３いずれか
    １項記載の強誘電体メモリの製造方法。
  25. 【請求項２５】 上記層の厚みは、５ｎｍ乃至２００ｎ
    ｍであることを特徴とする請求項２４記載の強誘電体メ
    モリの製造方法。
  26. 【請求項２６】 上記層は単分子層であることを特徴と
    する請求項２４又は２５記載の強誘電体メモリの製造方
    法。
  27. 【請求項２７】 上記基板は、電極の一部を構成し、該
    基板の少なくとも一部は上記粒子の懸濁液に含浸される
    ことを特徴とする請求項１乃至２６いずれか１項記載の
    強誘電体メモリの製造方法。
  28. 【請求項２８】 上記電極は、電気セルの一部を構成
    し、該電気セルにおいて電界が発生され、該電界は、上
    記基板に一方の極性の電荷を示させることを特徴とする
    請求項２７記載の強誘電体メモリの製造方法。
  29. 【請求項２９】 上記懸濁液のｐＨ値を調整し、上記基
    板に一方の極性の電荷を示させることを特徴とする請求
    項２７又は２８記載の強誘電体メモリの製造方法。
  30. 【請求項３０】 上記懸濁液のｐＨ値を調整し、上記粒
    子に一方の極性の電荷を示させることを特徴とする請求
    項２７乃至２９いずれか１項記載の強誘電体メモリの製
    造方法。
  31. 【請求項３１】 上記懸濁液のｐＨ値は、７乃至９に調
    整されることを特徴とする請求項２９又は３０記載の強
    誘電体メモリの製造方法。
  32. 【請求項３２】 上記粒子を上記基板に付着させた後、
    該粒子は該基板に固定されることを特徴とする請求項１
    乃至３１いずれか１項記載の強誘電体メモリの製造方
    法。
  33. 【請求項３３】 上記粒子は乾燥、及び／又は架橋、及
    び／又は真空乾燥により上記基板に固定されることを特
    徴とする請求項３２記載の強誘電体メモリの製造方法。
  34. 【請求項３４】 上記強誘電体粒子は、親和力により上
    記基板に付着することを特徴とする請求項１乃至４いず
    れか１項記載の強誘電体メモリの製造方法。
  35. 【請求項３５】 上記強誘電体粒子は、共有結合作用に
    より上記基板に付着することを特徴とする請求項１乃至
    ４いずれか１項記載の強誘電体メモリの製造方法。
  36. 【請求項３６】 請求項１乃至３５いずれか１項記載の
    製造方法により製造された強誘電体メモリの素子を有す
    る基板に情報を格納する情報格納方法であって、 指示手段により上記粒子の全て又は少なくとも一部に強
    誘電状態の永久双極子モーメントを形成し、該粒子のグ
    ループが実質的に同じ永久双極子モーメントを有するよ
    うにする情報格納方法。
  37. 【請求項３７】 上記強誘電状態の双極子モーメント
    は、上記基板に対して実質的に垂直であることを特徴と
    する請求項３６記載の情報格納方法。
  38. 【請求項３８】 上記強誘電状態の双極子モーメント
    は、上記基板に対して斜角を形成することを特徴とする
    請求項３６記載の情報格納方法。
  39. 【請求項３９】 上記指示手段は、走査プローブ顕微鏡
    のプローブからなるグループから選択されることを特徴
    とする請求項３６乃至３８記載の情報格納方法。
  40. 【請求項４０】 上記双極子モーメントは、個別の強誘
    電体粒子に電気パルスを印加することにより及び／又は
    強誘電体粒子のグループに電気パルスを印加することに
    より形成されることを特徴とする請求項３６乃至３９い
    ずれか１項記載の情報格納方法。
  41. 【請求項４１】 基板と、 上記基板に付着され、電気双極子が該基板の表面に対し
    て少なくとも１つの所定の向きである平均の向きを有す
    る強誘電体粒子とを備える記憶素子。
  42. 【請求項４２】 上記少なくとも１つの所定の向きは、
    上記基板表面に対して実質的に垂直であることを特徴と
    する請求項４１記載の記憶素子。
  43. 【請求項４３】 上記少なくとも１つの所定の向きは、
    上記基板表面に対して斜角を形成する向きであることを
    特徴とする請求項４１記載の記憶素子。
  44. 【請求項４４】 上記強誘電体粒子は、互いに離間して
    上記基板上に付着していることを特徴とする請求項４１
    乃至４３いずれか１項記載の記憶素子。
  45. 【請求項４５】 上記強誘電体粒子は、静電気的相互作
    用によって上記基板上に付着していることを特徴とする
    請求項４１乃至４４いずれか１項記載の記憶素子。
  46. 【請求項４６】 上記基板は、一電気的極性の電荷を示
    し、上記強誘電体粒子は、反対の電気的極性の電荷を示
    すことを特徴とする請求項４１乃至４５いずれか１項記
    載の記憶素子。
  47. 【請求項４７】 上記基板によって示される電荷は、請
    求項８記載の方法により生じていることを特徴とする請
    求項４１乃至４６いずれか１項記載の記憶素子。
  48. 【請求項４８】 上記強誘電体粒子によって示される電
    荷は、請求項９乃至１５いずれか１項記載の方法により
    生じていることを特徴とする請求項４１乃至４７いずれ
    か１項記載の記憶素子。
  49. 【請求項４９】 上記強誘電体粒子は単分域粒子である
    ことを特徴とする請求項４１乃至４８いずれか１項記載
    の記憶素子。
  50. 【請求項５０】 上記強誘電体粒子のサイズは、５ｎｍ
    乃至２００ｎｍであることを特徴とする請求項４１乃至
    ４９いずれか１項記載の記憶素子。
  51. 【請求項５１】 上記強誘電体粒子は、１８乃至２３い
    ずれか１項に示す化合物により形成されていることを特
    徴とする請求項４１乃至５０いずれか１項記載の記憶素
    子。
  52. 【請求項５２】 上記強誘電体粒子は、上記基板上に層
    を形成することを特徴とする請求項４１乃至５１いずれ
    か１項記載の記憶素子。
  53. 【請求項５３】 上記層の厚みは、５ｎｍ乃至２００ｎ
    ｍであることを特徴とする請求項５２記載の記憶素子。
  54. 【請求項５４】 上記層は単分子層であることを特徴と
    する請求項４１乃至５３いずれか１項記載の記憶素子。
  55. 【請求項５５】 請求項１乃至４０いずれか１項記載の
    製造方法により製造された強誘電体メモリ又は請求項１
    乃至４０いずれか１項記載の製造方法から得られる強誘
    電体メモリ、あるいは請求項４１乃至５４いずれか１項
    記載の記憶素子をバイナリ情報の記憶に使用する使用方
    法。
  56. 【請求項５６】 電子部品において、上記強誘電体メモ
    リ又は記憶素子を使用する請求項５５記載の使用方法。
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