JP5569836B2 - ペロブスカイト型酸化物の相転移誘起方法、電子機能素子材料として用いられるペロブスカイト型酸化物、ペロブスカイト型酸化物を用いた電子機能素子及び電子装置 - Google Patents
ペロブスカイト型酸化物の相転移誘起方法、電子機能素子材料として用いられるペロブスカイト型酸化物、ペロブスカイト型酸化物を用いた電子機能素子及び電子装置 Download PDFInfo
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Description
先ず、本発明の実施の形態1におけるペロブスカイト型酸化物について説明する。
本実施例1では、本実施の形態におけるペロブスカイト型酸化物に含まれるCa2RuO4を公知のFZ法を用いて作製し、単結晶試料を準備した。その試料の作製条件を下記に示す。
[作製条件]
試料:原料棒(酸化物混合原料2CaCO3+1.33RuO2)を1350℃で12時間焼結し、赤外線集中加熱炉を用いたFZ法で約10mm/hの成長速度で単結晶試料を成長させたもの
サイズ:(径;φ)5(mm)×(長さ;L)50(mm)
また、本実施例1では、出来上がった試料を加工(適当なサイズにカット、劈開)した後、以下の測定に用いた。測定に用いた代表的な試料のサイズとしては、面積0.002cm2、厚さ0.0075cmであった。
縁体相に戻るときの体積膨張に伴って単結晶試料を構成するモット絶縁体Ca2RuO4が破壊されてしまうことが知られている。
本実施例2では、絶縁体相から金属相へ転移した試料を用いて、その抵抗の温度依存性を測定した。その降温条件は、4(K/分)である。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本発明の実施の形態2は、上記の実施の形態1におけるペロブスカイト型酸化物を用いた電子機能素子を説明する形態である。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。本発明の実施の形態3は、上記の実施の形態1におけるペロブスカイト型酸化物を用いた他の電子機能素子を説明する形態である。
次に、本発明の実施の形態4について説明する。本発明の実施の形態4では、上記の実施の形態1におけるペロブスカイト型酸化物を用いた電子機能素子を備えるメモリ装置について説明する。
上記の実施の形態2においては、上記の実施の形態1におけるペロブスカイト型酸化物を用いた電界効果トランジスタを開示し、上記の実施の形態3においては、上記の実施の形態1におけるペロブスカイト型酸化物を用いたMRAMを開示し、上記の実施の形態4においては、上記の実施の形態1におけるペロブスカイト型酸化物を用いたReRAMを開示したが、本発明はこれらに限られるものではない。
11 負荷抵抗
12 試料
13 電圧源
14 電流計
15 電場印加装置
16 電圧計
20 電界効果トランジスタ
21 ゲート電極
22 ゲート絶縁層
23 ソース領域
24 ドレイン領域
25、41 ペロブスカイト型酸化物層
26 基板
30、40 MRAM
31 第1強磁性層
32 非磁性層
33 第2強磁性層
50 基板
51 ソース領域
52 ドレイン領域
53 チャンネル
54 ゲート絶縁膜
55 可変抵抗素子層
60 ビット線
61 ワード線
62 ソース線
70 ゲート電圧調整手段
71 ソース電圧調整手段
72 データ読出手段
73 温度調整手段
74 圧力調整手段
100 電子機能素子
200 メモリ装置
V1、V2、V3、V4 第1電極配線
H1、H2、H3、H4 第2電極配線
Claims (10)
- ペロブスカイト型酸化物の相転移を誘起するための相転移誘起方法であって、
前記ペロブスカイト型酸化物は、組成式AxByOzで表されるペロブスカイト型結晶構造を有し、前記組成式AxByOzにおいて、前記元素Aは、アルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種の元素であり、前記元素Bは、遷移元素から選ばれる少なくとも1種の元素のうち、4d軌道または5d軌道に存在する電子が10個未満である元素である場合において、
絶縁体相にあるペロブスカイト型酸化物に所定の電圧を与えることにより、前記ペロブスカイト型酸化物に所定の電場を印加する電場印加ステップと、
前記電場印加ステップにおいて前記ペロブスカイト型酸化物に印加される前記電場を用いて、前記絶縁体相にある前記ペロブスカイト型酸化物を金属相に相転移させる第1の相転移誘起ステップと、
前記第1の相転移誘起ステップにおいて前記金属相に相転移した前記ペロブスカイト型酸化物の雰囲気中の温度を降温するとともに前記ペロブスカイト型酸化物に印加する電場を除々に大きくする降温及び電場印加ステップと、
前記降温及び電場印加ステップにおいて前記ペロブスカイト型酸化物を冷却するとともに前記ペロブスカイト型酸化物に印加する電場を除々に大きくして、前記金属相にある前記ペロブスカイト型酸化物を強磁性金属相に相転移させる第2の相転移誘起ステップと、
を含むことを特徴とするペロブスカイト型酸化物の相転移誘起方法。 - 前記ペロブスカイト型酸化物を前記金属相に相転移させるときの雰囲気中の温度は、356K以下であることを特徴とする請求項1に記載のペロブスカイト型酸化物の相転移誘起方法。
- 前記ペロブスカイト型酸化物を前記金属相に相転移させるために印加すべき前記電場のしきい値の設定範囲は、雰囲気中が常温であるときに40V/cm以上80V/cm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のペロブスカイト型酸化物の相転移誘起方法。
- 前記ペロブスカイト型酸化物が前記金属相に相転移した後においては、前記ペロブスカイト型酸化物に印加される前記電場が25V/cm以下になるまでは前記金属相が維持されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のペロブスカイト型酸化物の相転移誘起方法。
- 前記ペロブスカイト型酸化物を前記強磁性金属相に相転移させるときの雰囲気中の温度は、25K以下であることを特徴とする請求項1に記載のペロブスカイト型酸化物の相転移誘起方法。
- 前記ペロブスカイト型酸化物の組成式は、Ca2RuO4であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のペロブスカイト型酸化物の相転移誘起方法。
- 電子機能素子の材料として用いられるペロブスカイト型酸化物であって、
前記ペロブスカイト型酸化物は、組成式AxByOzで表されるペロブスカイト型結晶構造を有し、前記組成式AxByOzにおいて、前記元素Aは、アルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種の元素であり、前記元素Bは、遷移元素から選ばれる少なくとも1種の元素のうち、4d軌道または5d軌道に存在する電子が10個未満である元素である場合において、
前記ペロブスカイト型酸化物は、自身に印加される電場を用いて、絶縁体相から金属相に相転移した後において、自身の温度の降下とともに自身に印加される電場を用いて、常磁性金属相から強磁性金属相へ相転移することにより、前記電子機能素子の機能を実現することを特徴とするペロブスカイト型酸化物。 - 請求項7に記載のペロブスカイト型酸化物を用いて所定の機能を実現することを特徴とする電子機能素子。
- 請求項7に記載のペロブスカイト型酸化物より成る可変抵抗部を有する電子機能素子と、
前記可変抵抗部に印加する電圧を調整する電圧調整手段と、
前記電子機能素子周辺の雰囲気温度を調整する温度調整手段と、
を備える電子装置。 - 前記可変抵抗部に加える圧力を調整する圧力調整手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項9に記載の電子装置。
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