JP2011113986A - 単結晶ダイヤモンド上にpzt薄膜を形成する方法、pzt薄膜が形成された単結晶ダイヤモンド、及びpzt薄膜が形成された単結晶ダイヤモンドを使用したキャパシタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダイヤモンド単結晶基板またはエピタキシャル薄膜上にフッ化物(CaF2、BaF2、MgF2の内一つ)を緩衝層として用いることにより、抗電界を同じ大きさ(33kV/cm)に保ちながら、従来の2倍の残留分極電荷(68μC/cm2)を持つ優れた強誘電性のPZT薄膜を提供する。更に、p型ダイヤモンド(13)/フッ化物(14)/PZT(15)/金属(16)構造からなるキャパシタを提供する。
【選択図】図1
Description
ダイヤモンドエピタキシャル層をマイクロ波プラズマ気相成長(MPCVD)法により成長させた。成長条件は以下の通りである。
・成長技術:マイクロ波プラズマ気相成長(MPCVD)法
・下地基板:ボロン(B)添加(100)面方位p+型ダイヤモンド基板(ボロン濃度5×1019cm−3)、及びIb型絶縁性(100)面方位ダイヤモンド基板(大きさ2.5mm×2.5mm、厚さ0.5mm)
・原料ガス:メタン(CH4)、流量0.4sccm
・キャリア(希釈)ガス:水素(H2)、流量500sccm
・CH4/H2比:0.08%
・成長中圧力:80Torr
・マイクロ波パワー:400W
・基板温度:930℃
・成長時間:8時間
・エピタキシャル層の厚さ:0.5μm
CaF2及びPZT薄膜は高周波マグネトロンスパッタリング法によって作製された。スパッタリングターゲットはCaF2(99.9%)及び化合物状態のPb(Zr0.52Ti0.48)O3(99.9%)を用いた。ターゲットカソードにArガスを供給し13.56MHzの高周波を印加することによりプラズマ放電させ、スパッタリングを行った。スパッタリング中の圧力は1Paであった。CaF2薄膜を12nm堆積後に、PZT薄膜を1μm堆積させた。PZT薄膜をペロブスカイト相とするために、試料に650℃で3分間のアニールを施した。
p+型ダイヤモンド基板/p型ダイヤモンドエピタキシャル層/CaF2/PZT/金属構造からなるキャパシタを作製するために、ボロン添加基板裏面にオーム性電極としてTi/Wを、またPZT薄膜上に100μm径のWC電極を作製した。図1にp+型ダイヤモンド基板/p型ダイヤモンドエピタキシャル層/CaF2/PZT/金属構造からなる縦型のキャパシタの概略図を示す。図1において、実施例1で得られた構造、つまりボロン添加p+型ダイヤモンド基板12の上にp型ダイヤモンドエピタキシャル層13を成長させ、更にその上にCaF2薄膜14とPZT薄膜15を堆積し、アニーリングによりPZT薄膜15をペロブスカイト相とした構造の両面に電極を設けた。p+型ダイヤモンド基板12の裏面にはTi/WC電極11を、またPZT薄膜15の上にはWC電極16を設け、WC電極16の直径11Lは100μmとした。
12:ボロン添加p+型ダイヤモンド単結晶基板
13:p型ダイヤモンドエピタキシャル層
14:CaF2薄膜
15:PZT薄膜
16:WC電極
11L:WC電極の直径
21:WC電極
22:CaF2/PZT層
23:Ib型ダイヤモンド単結晶基板
21L:WC電極の幅
22L:電極間隔
Claims (12)
- 以下のステップ(a)及び(b)を設けたダイヤモンド単結晶上にPZT薄膜を形成する方法。
(a)ダイヤモンド単結晶表面上にCaF2、BaF2、MgF2から選ばれた少なくとも1種類のフッ化物の単層膜または多層膜を形成する。
(b)前記フッ化物の単層膜又は多層膜の上にPZT膜を形成する。 - 前記タイヤモンド単結晶表面はダイヤモンド単結晶基板上に設けられたダイヤモンドエピタキシャル層表面である、請求項1に記載の方法。
- 前記ダイヤモンド単結晶基板はB添加p+型ダイヤモンド単結晶基板であり、前記ダイヤモンドエピタキシャル層はp型ダイヤモンドエピタキシャル層である、請求項2記載の方法。
- 前記ステップ(a)の前に、前記エピタキシャルダイヤモンド層表面を硫酸及び硝酸の混合溶液で処理することにより、表面伝導層を除去し及び酸素終端表面を得る、請求項2または3に記載の方法。
- 前記ダイヤモンド単結晶はIb型あるいはIIa型ダイヤモンド単結晶である、請求項1から4のいずれかに記載のダイヤモンド単結晶上にPZT薄膜を形成する方法。
- 前記ステップ(b)の後に、前記PZT膜にアニール処理を施して前記PZT膜をペロブスカイト相に相転移させるステップを設けた、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- 前記ステップ(a)の前記フッ化物の単層膜または多層膜の形成と前記ステップ(b)の前記PZT膜の形成は高周波マグネトロンスパッタリング法により行われる、請求項1から6のいずれかに記載の方法。
- 以下の(a)及び(b)を設けた、PZT薄膜が形成されたダイヤモンド。
(a)ダイヤモンド単結晶表面上に形成されたCaF2、BaF2、MgF2から選ばれた少なくとも1種類のフッ化物の単層膜または多層膜。
(b)前記フッ化物の単層膜又は多層膜の上に形成されたPZT膜。 - 前記タイヤモンド単結晶表面はダイヤモンド単結晶基板上に設けられたダイヤモンドエピタキシャル層表面である、請求項8記載のPZT薄膜が形成されたダイヤモンド。
- 前記ダイヤモンド単結晶基板はB添加p+型ダイヤモンド層単結晶基板であり、前記ダイヤモンドエピタキシャル層はp型ダイヤモンドエピタキシャル層である、請求項9記載のPZT薄膜が形成されたダイヤモンド。
- 前記ダイヤモンド単結晶はIb型あるいはIIa型ダイヤモンド単結晶である、請求項8から10のいずれかに記載のPZT薄膜が形成されたダイヤモンド。
- 請求項8から11のいずれかに記載のPZT薄膜が形成されたダイヤモンドの前記PZT薄膜及び前記ダイヤモンド単結晶基板に夫々電極を設けたキャパシタ。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015508569A (ja) * | 2011-12-20 | 2015-03-19 | セントレ・ナショナル・デ・ラ・レシェルシェ・サイエンティフィーク | ダイヤモンドの基板にmos積層体を製造する方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05206411A (ja) * | 1992-01-27 | 1993-08-13 | Rohm Co Ltd | 不揮発性記憶素子およびこれを利用した不揮発性記憶装置、ならびに不揮発性記憶装置の駆動方法 |
JPH08255924A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-10-01 | Kobe Steel Ltd | 輝度変調型ダイヤモンド発光素子 |
JPH08330451A (ja) * | 1995-05-30 | 1996-12-13 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
JPH10312977A (ja) * | 1997-01-15 | 1998-11-24 | Tongyang Cement Corp | 酸化防止作用を有する白金膜を基板上に蒸着する方法と、その方法により製造された装置 |
JP2000199049A (ja) * | 1998-08-14 | 2000-07-18 | Lucent Technol Inc | ジルコン酸チタン酸鉛を含むデバイスの作製プロセス |
JP2001094144A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Kobe Steel Ltd | ダイヤモンド紫外線発光素子 |
JP2006332387A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 酸素終端(111)ダイヤモンド上におけるp型表面伝導層の製造方法。 |
JP2009208985A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Fujifilm Corp | 機能性酸化物構造体、及び機能性酸化物構造体の製造方法 |
-
2009
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05206411A (ja) * | 1992-01-27 | 1993-08-13 | Rohm Co Ltd | 不揮発性記憶素子およびこれを利用した不揮発性記憶装置、ならびに不揮発性記憶装置の駆動方法 |
JPH08255924A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-10-01 | Kobe Steel Ltd | 輝度変調型ダイヤモンド発光素子 |
JPH08330451A (ja) * | 1995-05-30 | 1996-12-13 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
JPH10312977A (ja) * | 1997-01-15 | 1998-11-24 | Tongyang Cement Corp | 酸化防止作用を有する白金膜を基板上に蒸着する方法と、その方法により製造された装置 |
JP2000199049A (ja) * | 1998-08-14 | 2000-07-18 | Lucent Technol Inc | ジルコン酸チタン酸鉛を含むデバイスの作製プロセス |
JP2001094144A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Kobe Steel Ltd | ダイヤモンド紫外線発光素子 |
JP2006332387A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 酸素終端(111)ダイヤモンド上におけるp型表面伝導層の製造方法。 |
JP2009208985A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Fujifilm Corp | 機能性酸化物構造体、及び機能性酸化物構造体の製造方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JPN6013009776; Ito, I., et al.: '"Improved stability of metal-insulator-diamond semiconductor interface by employing CaF 2/thin BaF 2' Japanese Journal of Applied Physics, Part 1 Vol. 39, No. 8, 200008, pp. 4755-4756 * |
JPN7013000812; Fujisawa, T., et al.: '"Crystal structure and electrical property comparisons of epitaxial Pb(Zr,Ti)O 3 thick films grown o' Journal of Applied Physics Vol. 105, No. 6, 20090316, pp. 061614-1〜061614-5 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015508569A (ja) * | 2011-12-20 | 2015-03-19 | セントレ・ナショナル・デ・ラ・レシェルシェ・サイエンティフィーク | ダイヤモンドの基板にmos積層体を製造する方法 |
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