JP3969833B2 - 強磁性強誘電体薄膜とその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、強磁性強誘電体薄膜とその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、記録密度の大きなメモリデバイス等として有用な、強磁性体であって、かつ強誘導体でもある酸化物薄膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来より、情報の記録のためのメモリ媒体としては、電荷、すなわち＋と−とにより情報を記録するＤＲＡＭやＦＲＡＭ等として応用される方式のものと、スピン、すなわちＮとＳとにより情報を記録するＭＯディスクやハードディスク等として応用される方式のものとが知られている。
【０００３】
これらのメモリ媒体の各々については、記録密度の向上のために様々な工夫がなされてきているが、いずれの場合にも電荷かスピンのいずれか一種の情報であるため、ｎ個のセルを使用した時の許容可能な情報量は２n 個であるという制約があった。このため、記録密度の増大を目的として、従来では、セルの集積度の向上のための研究に注力されてきた。
【０００４】
しかしながら、許容可能な情報量が２n 個であるとの本質的制約については解消されていない。
そこで、異質なメカニズム、たとえば電荷とスピンでの記録を可能とすることが考えられている。電荷とスピンとを情報として利用できるのであればｎ個のセルを使用した時の許容可能な情報量は４n 個となり、圧倒的に多くの情報が記録可能となるからである。
【０００５】
だが、残念ながら、これまでのところ、このような異質なメカニズムでの記録を可能とすることは実現されてきていない。このような記録を可能とするメモリ媒体についての手がかりが得られていないからである。
この出願の発明は、以上のとおりの従来技術の限界を超えることを目的としてなされたものであり、異質なメカニズムによる記録を可能とする新しいメモリ媒体としての応用を拓く、これまでに知られていない技術的手段を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、前記の課題を解決するものとして、ＢｉＦｅＯ ３ またはＢｉＭｎＯ ３ で表わされる化合物組成を有し、ペロブスカイト型結晶構造を持つ結晶化薄膜であって、強磁性強誘電体であることを特徴とする強磁性強誘電体薄膜を提供する。
【０００７】
そして、この出願の発明は、前記薄膜からなることを特徴とするメモリ媒体も提供する。
【０００８】
さらに、この出願の発明は、前記薄膜の製造方法であって、気相成膜または塗布により成膜することを特徴とする強磁性強誘電体薄膜の製造方法を提供する。
以上のとおりのこの出願の発明は、前記の課題を解決するために、この出願の発明者が強誘電体に着目して検討を進め、その結果得られた知見に基づいて完成されている。すなわち、たとえばＢｉ系強誘電体は、その良好な耐疲労特性のためにＦＲＡＭへの応用が期待され、薄膜についての研究が活発に行われているものであるが、このＢｉを含むペロブスカイト類縁化合物については、ｄ軌道の電子数に対応して、誘電体から磁性体、超伝導体と広範な電気・磁気特性を示すことから、この出願の発明者によって、強磁性と強誘電性の共存を可能とし、同一領域に双極子分極と、スピン分極という異質なメカニズムの発現が可能である化合物薄膜が発明として完成されたのである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は、前記のとおりの特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態について説明する。この発明においては、ＢｉＦｅＯ ３ またはＢｉＭｎＯ ３ で表わされる化合物組成を有し、ペロブスカイト型結晶構造を持つ結晶化薄膜であって、強磁性強誘電体であることを特徴とする強磁性強誘電体薄膜が提供される。
【００１１】
ＢｉＦｅＯ3 およびＢｉＭｎＯ3 は、この発明においては各種の方法によって薄膜として製造されることになる。たとえば気相成膜法としての真空蒸着法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法等により、あるいは、塗布成膜法としてのゾルゲル法、ＭＯＤ法等により成膜される。
【００１２】
なかでも適当な方法は、低温での結晶化薄膜の製造が可能なレーザービームを用いた方法である。レーザービームの照射下に、たとえば酸素ガスの供給雰囲気下に成膜する方法である。たとえばＢｉ、Ｆｅ、Ｍｎ等の酸化物をターゲット物質とし、レーザービームを照射して結晶化薄膜を形成する。この際には、酸素ガス雰囲気とするのが適当である。
【００１３】
また、より具体的には、酸素ガス中には、１５％までのＯ3 （オゾン）を含有させておくことが特性の優れたこの発明の薄膜の形成にとって有効である。より好ましくは、３〜１０％の含有量とするのが適当である。
レーザービームについては、エキシマレーザーが適当なものとして示される。
なお、基板については特に制限はなく、たとえばＳｉ（シリコン）をはじめ、チタン酸ストロンチウム等の複合酸化物等であってよい。
【００１４】
以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明について説明する。
【００１５】
【実施例】
Ｂｉ2 Ｏ3 と、Ｆｅ2 Ｏ3 を各々ターゲット物質とし、５×１０-3Ｔｏｒｒの酸素ガス（８％Ｏ3 含有）雰囲気下においてＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）によりレーザーアブレーションを行い、対向するチタン酸ストロンチウム基板上に、約１０Å／ｍｉｎの速度で成膜した。基板温度は５００℃とした。ＢｉＦｅＯ3 の結晶化薄膜を得た。同様に、Ｆｅ2 Ｏ3 の代わりにＭｎＯ2 をターゲットとして用い、ＢｉＭｎＯ3 の結晶化薄膜を得た。
【００１６】
図１は、ＢｉＦｅＯ3 薄膜結晶のＸ線回折パターンを示したものである。また、図２は、ＢｉＦｅＯ3 薄膜の誘電特性を示した図であり、図３は、ＢｉＦｅＯ3 薄膜のＤ−Ｅ曲線を示した図である。ＢｉＭｎＯ3 薄膜の場合にも図３と類似の曲線を得た。
一方、ＳＱＵＩＤによる帯磁率測定により、ＢｉＦｅＯ3 薄膜およびＢｉＭｎＯ3 薄膜のいずれの場合においても、印加磁場１Ｔにおいて約２×１０-5ｅｍｕ程度の強磁性を示した。
【００１７】
図４は、ＢｉＦｅＯ3 薄膜の磁化曲線を示したものである。
ＢｉＦｅＯ3 およびＢｉＭｎＯ3 の薄膜はいずれもペロブスカイト型結晶構造を有する結晶化薄膜であって、強磁性で強誘導体であることが確認された。
電荷とスピンとのメカニズムによる記録が可能な、新しいメモリー媒体として有用な薄膜が得られた。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この発明によって、ＢｉＦｅＯ3 、ＢｉＭｎＯ3 として具体的に例示されるペロブスカイト型結晶構造を持つ結晶化薄膜であって、ｎ個のセルを使用した時の許容可能な情報が４n 個として飛躍的に大きなものとなる電荷とスピンという異質メカニズムによる記録を可能とする新しいメモリー媒体として有用な、強磁性強誘電体薄膜が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例としてのＢｉＦｅＯ3 薄膜のＸ線回折パターンを示した図である。
【図２】実施例としてのＢｉＦｅＯ3 薄膜の誘電特性を示した図である。
【図３】実施例としてのＢｉＦｅＯ3 薄膜のＤ−Ｅ曲線図である。
【図４】実施例としてのＢｉＦｅＯ3 薄膜の磁化曲線図である。
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、強磁性強誘電体薄膜とその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、記録密度の大きなメモリデバイス等として有用な、強磁性体であって、かつ強誘導体でもある酸化物薄膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来より、情報の記録のためのメモリ媒体としては、電荷、すなわち＋と−とにより情報を記録するＤＲＡＭやＦＲＡＭ等として応用される方式のものと、スピン、すなわちＮとＳとにより情報を記録するＭＯディスクやハードディスク等として応用される方式のものとが知られている。
【０００３】
これらのメモリ媒体の各々については、記録密度の向上のために様々な工夫がなされてきているが、いずれの場合にも電荷かスピンのいずれか一種の情報であるため、ｎ個のセルを使用した時の許容可能な情報量は２n 個であるという制約があった。このため、記録密度の増大を目的として、従来では、セルの集積度の向上のための研究に注力されてきた。
【０００４】
しかしながら、許容可能な情報量が２n 個であるとの本質的制約については解消されていない。
そこで、異質なメカニズム、たとえば電荷とスピンでの記録を可能とすることが考えられている。電荷とスピンとを情報として利用できるのであればｎ個のセルを使用した時の許容可能な情報量は４n 個となり、圧倒的に多くの情報が記録可能となるからである。
【０００５】
だが、残念ながら、これまでのところ、このような異質なメカニズムでの記録を可能とすることは実現されてきていない。このような記録を可能とするメモリ媒体についての手がかりが得られていないからである。
この出願の発明は、以上のとおりの従来技術の限界を超えることを目的としてなされたものであり、異質なメカニズムによる記録を可能とする新しいメモリ媒体としての応用を拓く、これまでに知られていない技術的手段を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、前記の課題を解決するものとして、ＢｉＦｅＯ ３ またはＢｉＭｎＯ ３ で表わされる化合物組成を有し、ペロブスカイト型結晶構造を持つ結晶化薄膜であって、強磁性強誘電体であることを特徴とする強磁性強誘電体薄膜を提供する。
【０００７】
そして、この出願の発明は、前記薄膜からなることを特徴とするメモリ媒体も提供する。
【０００８】
さらに、この出願の発明は、前記薄膜の製造方法であって、気相成膜または塗布により成膜することを特徴とする強磁性強誘電体薄膜の製造方法を提供する。
以上のとおりのこの出願の発明は、前記の課題を解決するために、この出願の発明者が強誘電体に着目して検討を進め、その結果得られた知見に基づいて完成されている。すなわち、たとえばＢｉ系強誘電体は、その良好な耐疲労特性のためにＦＲＡＭへの応用が期待され、薄膜についての研究が活発に行われているものであるが、このＢｉを含むペロブスカイト類縁化合物については、ｄ軌道の電子数に対応して、誘電体から磁性体、超伝導体と広範な電気・磁気特性を示すことから、この出願の発明者によって、強磁性と強誘電性の共存を可能とし、同一領域に双極子分極と、スピン分極という異質なメカニズムの発現が可能である化合物薄膜が発明として完成されたのである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は、前記のとおりの特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態について説明する。この発明においては、ＢｉＦｅＯ ３ またはＢｉＭｎＯ ３ で表わされる化合物組成を有し、ペロブスカイト型結晶構造を持つ結晶化薄膜であって、強磁性強誘電体であることを特徴とする強磁性強誘電体薄膜が提供される。
【００１１】
ＢｉＦｅＯ3 およびＢｉＭｎＯ3 は、この発明においては各種の方法によって薄膜として製造されることになる。たとえば気相成膜法としての真空蒸着法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法等により、あるいは、塗布成膜法としてのゾルゲル法、ＭＯＤ法等により成膜される。
【００１２】
なかでも適当な方法は、低温での結晶化薄膜の製造が可能なレーザービームを用いた方法である。レーザービームの照射下に、たとえば酸素ガスの供給雰囲気下に成膜する方法である。たとえばＢｉ、Ｆｅ、Ｍｎ等の酸化物をターゲット物質とし、レーザービームを照射して結晶化薄膜を形成する。この際には、酸素ガス雰囲気とするのが適当である。
【００１３】
また、より具体的には、酸素ガス中には、１５％までのＯ3 （オゾン）を含有させておくことが特性の優れたこの発明の薄膜の形成にとって有効である。より好ましくは、３〜１０％の含有量とするのが適当である。
レーザービームについては、エキシマレーザーが適当なものとして示される。
なお、基板については特に制限はなく、たとえばＳｉ（シリコン）をはじめ、チタン酸ストロンチウム等の複合酸化物等であってよい。
【００１４】
以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明について説明する。
【００１５】
【実施例】
Ｂｉ2 Ｏ3 と、Ｆｅ2 Ｏ3 を各々ターゲット物質とし、５×１０-3Ｔｏｒｒの酸素ガス（８％Ｏ3 含有）雰囲気下においてＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）によりレーザーアブレーションを行い、対向するチタン酸ストロンチウム基板上に、約１０Å／ｍｉｎの速度で成膜した。基板温度は５００℃とした。ＢｉＦｅＯ3 の結晶化薄膜を得た。同様に、Ｆｅ2 Ｏ3 の代わりにＭｎＯ2 をターゲットとして用い、ＢｉＭｎＯ3 の結晶化薄膜を得た。
【００１６】
図１は、ＢｉＦｅＯ3 薄膜結晶のＸ線回折パターンを示したものである。また、図２は、ＢｉＦｅＯ3 薄膜の誘電特性を示した図であり、図３は、ＢｉＦｅＯ3 薄膜のＤ−Ｅ曲線を示した図である。ＢｉＭｎＯ3 薄膜の場合にも図３と類似の曲線を得た。
一方、ＳＱＵＩＤによる帯磁率測定により、ＢｉＦｅＯ3 薄膜およびＢｉＭｎＯ3 薄膜のいずれの場合においても、印加磁場１Ｔにおいて約２×１０-5ｅｍｕ程度の強磁性を示した。
【００１７】
図４は、ＢｉＦｅＯ3 薄膜の磁化曲線を示したものである。
ＢｉＦｅＯ3 およびＢｉＭｎＯ3 の薄膜はいずれもペロブスカイト型結晶構造を有する結晶化薄膜であって、強磁性で強誘導体であることが確認された。
電荷とスピンとのメカニズムによる記録が可能な、新しいメモリー媒体として有用な薄膜が得られた。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この発明によって、ＢｉＦｅＯ3 、ＢｉＭｎＯ3 として具体的に例示されるペロブスカイト型結晶構造を持つ結晶化薄膜であって、ｎ個のセルを使用した時の許容可能な情報が４n 個として飛躍的に大きなものとなる電荷とスピンという異質メカニズムによる記録を可能とする新しいメモリー媒体として有用な、強磁性強誘電体薄膜が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例としてのＢｉＦｅＯ3 薄膜のＸ線回折パターンを示した図である。
【図２】実施例としてのＢｉＦｅＯ3 薄膜の誘電特性を示した図である。
【図３】実施例としてのＢｉＦｅＯ3 薄膜のＤ−Ｅ曲線図である。
【図４】実施例としてのＢｉＦｅＯ3 薄膜の磁化曲線図である。
Claims (4)
- ＢｉＦｅＯ ３ またはＢｉＭｎＯ ３ で表わされる化合物組成を有し、ペロブスカイト型結晶構造を持つ結晶化薄膜であって、強磁性強誘電体であることを特徴とする強磁性強誘電体薄膜。
- 請求項１に記載の薄膜からなることを特徴とするメモリ媒体。
- 請求項１に記載の薄膜の製造方法であって、気相成膜または塗布により成膜することを特徴とする強磁性強誘電体薄膜の製造方法。
- レーザービームによって気相成膜する請求項３に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09042298A JP3969833B2 (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | 強磁性強誘電体薄膜とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09042298A JP3969833B2 (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | 強磁性強誘電体薄膜とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11286774A JPH11286774A (ja) | 1999-10-19 |
| JP3969833B2 true JP3969833B2 (ja) | 2007-09-05 |
Family
ID=13998177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09042298A Expired - Fee Related JP3969833B2 (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | 強磁性強誘電体薄膜とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3969833B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100399017B1 (ko) * | 2000-10-07 | 2003-09-19 | 한국과학기술연구원 | 강유전체와 강자성체의 복합체 및 그 제조 방법 |
| WO2006028005A1 (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-16 | Kyoto University | 強磁性強誘電体及びその製造方法 |
| JP5564701B2 (ja) * | 2007-05-16 | 2014-08-06 | 学校法人上智学院 | 常温磁性強誘電性超格子およびその製造方法 |
-
1998
- 1998-04-02 JP JP09042298A patent/JP3969833B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH11286774A (ja) | 1999-10-19 |
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