JPH03108770A - 強誘電体メモリ - Google Patents

強誘電体メモリ

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JPH03108770A
JPH03108770A JP1245261A JP24526189A JPH03108770A JP H03108770 A JPH03108770 A JP H03108770A JP 1245261 A JP1245261 A JP 1245261A JP 24526189 A JP24526189 A JP 24526189A JP H03108770 A JPH03108770 A JP H03108770A
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JP
Japan
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electric field
ferroelectric
ferroelectric film
coercive electric
ferrodielectric
Prior art date
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Pending
Application number
JP1245261A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Yoshimori
由森 博之
Hideo Adachi
日出夫 安達
Hitoshi Watanabe
均 渡辺
Atsushi Yusa
遊佐 厚
Jun Funazaki
純 船崎
Yoshinori Ota
好紀 太田
Takashi Mizusaki
水崎 隆司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は1強誘電体材料を情報記録媒体(メモリ)に用
いた強誘電体メモリに関する。
[従来の技術] 強誘電体材料はヒステリシス特性を有し、この特性を利
用してデータを記憶できることが一般に知られている。
第12図はこのヒステリシス特性を、示す図であシ、横
軸は電界E1縦軸は分極状態Pを表している。±Eoは
分極方向が逆方向に反転する電界(以下、抗電界という
)であυ、±Esはヒステリシス特性における正負方向
が反転する電界(以下、反転電界という)である。図に
おいて、電界がOのときの分極にはAとCの2つの状態
があり、それぞれにデジタル信号の1”と0″を対応さ
せる。すなわち、A状態のときに“1n信号が記憶され
、Cの状態のときに0”信号が記憶される。
いま、この強誘電体に1”信号が記憶され、分極がAの
状態であるとする。このとき、正方向の読出しパルス町
を加えると1分極はAからBに移シ再びAに戻るが、こ
の部分は傾斜が緩やかであるので容量値CLの変化は小
さい。これに対して、強誘電体に0”信号が記憶され、
分極がCの状態にあるときに、正方向の読出しパルスE
rを加えると、分極がCからDに移り再びCに戻る。こ
のCからDの部分の傾斜は大きいので容量値CLの変化
が大きくなる。したがって、この容量値の違いにより、
”1”状態の時は出力が小さく、”0”状態のときは出
力が大きくなるので、“1″と0”の状態を判別してデ
ータを読出すことができる。
ここで、図から判るように、強誘電体の分極状態を0”
から1”にするためには、8w以上の電界を有する記録
パルスを印加し、”1”からIT OIIにするために
は、−F:、wの電界を有するパルスを印加すればよい
[発明が解決しようとする課題] ところで、上記の強誘電体メモリでは、強誘電体の公使
状態が第12図のヒステリシスループに従うもの−)し
て、読出しパルスとしてErの電界を印加している。し
かし、実際には第13囚に示すようにaの状態のときに
読出し・ぐルス全印加し、て情報を読出すと、分極状態
はa−+eo−+foとを変化し。
元のaの状態に戻らないことになる。つまシ残留分極値
Prの値が減少し、情報が劣化することになる。また、
このf。の状態から読出しパルスを印加すると、第13
、図の一点鎖線で示すヒステリシスループに従って分極
状態はfo−+e1→f1と変化してしまい、分極状態
はfoに戻らず、ますます残留分極値Prの値が減少す
る。即ち、読出し動作ヲ<9返すことにより、分極値と
して記憶された情報が劣化し、最終的には、0となり、
情報が消去されてしまい、メモリとして実用できなくな
る。
本発明は、くり返し読出しても残留分極値が減少せず、
確実に情報の記録、読出しを行うことのできる強vj重
体メモリ全提供すること全目的とする。
[課題を解決するための手段と作用] 本発明は、ストライプ状の下部電極と、この下部電極°
と直交するように配置されたストライプ状の上部電極と
、前記下部電極と上部電極間に配置され、両電極間に印
加される電界によシ分極状態を変化させる強誘電体とを
具備する強誘電体メモリにおいて、前記強誘電体が異な
る抗電界を有する複数の強誘電体膜を積層した積層体で
ある事を特徴とする強誘電体メモリである。
本発明に係る下部電極は通常支持体である基板上に形成
されるが、この基板の材料としてはガラス、セラミック
ス、金属、高分子材料、半導体材料等が挙げられ、これ
らは用途に応じて適宜選択される。
本発明に係る下部電極及び上部電極の材料としては、A
t、 Pt 、 Au 、 Ni 、またはこれらの下
地としてCr 、 Ti 、 Mo等が挙げられる。ま
た、ITO等の無機物透明体等でもよい。
本発明によれば、隣接する部位へのクロストーク全防止
してSN比を向上し、選択した部位に対する情報の記録
・再生を確実に行う事ができる。
上記強誘電体としては、例えば高抗電界を有す5− る強誘電体膜(高抗電界強誘電体膜)と低抗電界を有す
る強誘電体膜(低抗電界強誘電体膜)を積層した積層体
、あるいは高抗電界強誘電体膜とこの強誘電体膜を挾む
低抗電界強誘電体膜の積層体、あるいは高抗電界強誘電
体膜と低抗電界強誘電体膜が交互に積層された積層体等
が挙げられる。ここに、前記高抗電界強誘電体膜(前者
)の材料としては、PZT (ジルコンチタン酸鉛) 
、 BaTi03(チタン酸バリウム) 、 KNO,
(硝酸カリウム)等の無機材料、あるいはPVDF (
ポリフッ化ビニリデン)等の高分子材料が挙げられる。
一方、低抗電界強誘電体膜(後者)の材料としては、前
者と同じ材料であるが、組成音質え抗電界を調整してい
る。具体的には、前者としてはCr 、 Fa 、 M
n等を添加したPZT ’!r用い、後者としてはLa
 、Nb 、 W 。
Ta等を添加したPZT ’に用いる。
[実施例] 以下、本発明の一実施例全第1図を参照して説明する。
図中の11は、支持体としての例えばガラスか6− らなる基板である。この基板1ノ上には、ストライプ状
のAt製の下部電極12が形成されている。
この下部電極12の厚みは0.1μm1幅1μm、ピッ
チ1μmで等間隔に形成されている。前記下部電極12
間には、絶縁体(jδ4小で一1′)が充填されている
。前記下部電極12及び絶縁体上には、高抗電界を有す
る卑み03伽の強誘電体膜(高抗電界強誘電体膜)4 
aと低抗電界を有する厚み0.1μmの強誘電体膜(低
抗電界強誘電体膜)14aとからなる強誘電体ノ4が形
成され1いる。ここで、強誘電体膜14aの材料として
は例えばCr 、 Fe 、 Mn等を添加したPZT
が用いられ、強誘電体膜14bの材料としては例えばL
a 、 Nb 、 W 、 Ta等を添加したPZTが
用いられる。第2図は強誘電体膜14aのヒステリシス
特性図を、第3図は強誘電体膜14bのヒステリシス特
性図を夫々示す。前記強誘電体14上には、ストライプ
状状のAt製の上部電極15が前記下部電極12と直交
するように形成場れている。前記上部電極15の専み8
幅、ピッチは下部電極と同様である。
次に、こうした構成から成る強誘電体メモリに電界E8
を印加した場合の動作について説明する。
情報を記録する場合には、Eaとして強誘電体の飽和電
界E6を越えて十分な大きさの電界とする。
記録は、電気的な切り換えスイッチによシ所望のストラ
イプ状電極全選択し、電界E、 ?印加する。
すると、選択された下部、上部電極の交差した部位の強
誘電体膜14a及び強誘電体膜14bはヒステリシスル
ープに従って分極状態を変化させる。
例えば、今、AAρ状態にあるとした場合、正の電界E
ユを印加すればB点に達し、電界Eaを取シ去ると0点
で示される残留分極を保持し、情報が書き込まれる。
次に、再生について説明する。
読出し電界として強誘電体膜14aの抗電界EFCより
十分小さく、強誘電体膜14aの双極子が強誘電体k1
4bの部位に作る電界E7よシも大きな電界E、とする
。但し、Ebは第4図に示す如く時間幅Δtのパルス電
界とする。この時、強誘電体膜14bの抗電界ELFC
ViELPC< Epの関係にあるものとする。好まし
くは飽和電界ELFSがELFaキE1の関係にあるも
のとする。今、分極状態を第5図に示す如く矢印で示せ
ば、無印加電界時には、四回に示す如く一方向に向いて
いる。しかし、電界E、を印加した瞬間、第6図の如く
強誘電体膜14bの分極は反転し、電界E、が取り去ら
れると第7図の如くEllによ9強誘電体膜14bの分
極は元に戻る。この時、分極状態の変化を見てみると第
8図に示す如く、E、を印加する事で強誘電体膜14b
ではA′→に′→A′へと大きく変化する。一方、強誘
電体膜14aでは、角形比(Pr/P、 ”)に優れる
膜とする事でA−+ K−+Aへと戻り、しかも分極状
態がほとんど変化しない。即ち、情報を保持すべき強誘
電体膜14aの分極状態全変化させる事なく、強誘電体
174bの分極状態変化に伴う電流i(t =西■ap
)が第9図の如く得られ読み出すdt    dt 事ができる。
こうする事で1強誘電体膜14aの分極状態を劣化させ
る事なくつまり記録情報を劣化させる事がなく、非破壊
狭吋工しh゛−ら貨乏ヒなゐ。
9− なお、本発明に係る強誘電体メモリは、上記実施例のも
のに限らない。例えば、第10図に示す如く低抗電界強
誘電体膜14bを高抗電界強誘電膜14bを交互に積層
した構造のものでもよい。
しかるに、第10図や第11図のメモリによれば、高抗
電界強誘電体膜と低抗電界強誘電体膜との双極子相互作
用が高まり、低抗電界強誘電体膜の分極状態が読み出し
時に確実に元に戻るという利点を有する。
また、上記実施例においては、ストライプ状の上部・下
部電極を用いた場合について述べたが、これに限らず、
両電極間に板状の電極を介在させてもよい。
[発明の効果] 以上詳述した如く本発明によれば、くり返し続出しても
残留分極値が減少せず、情報の記録・読出しを確実に行
う事のできる強誘電体メモリを提供できる。
=10−
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る強誘電体メモリの断面
図、第2図は同メモリの高抗電界強誘電体膜のヒステリ
シス特性図、第3図は同メモリの低抗電界強誘電体膜の
ヒステリシス特性図、第4図はこの低抗電界強誘電体膜
の電界に関するパルス図、第5図〜第7図は夫々低抗電
界強誘電体膜の分極状態の説明図、第8図は強誘電体の
ヒステリシス特性図、第9図は低抗電界強誘電体膜の電
流−時間特性図、第10図及び第11図は夫々本発明の
他の実施例に係る強誘電体メモリの断面図、第12図及
び第13図は夫々従来の強誘電体材料のヒステリシス特
性図を示す。 1ノ・・・基板、12・・・下部電極、14a・・・高
抗電界強誘電体膜、14b・・・低抗電界強誘電体膜、
14・・・強誘電体、15・・・上部電極。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ストライプ状の下部電極と、この下部電極と直交
    するように配置されたストライプ状の上部電極と、前記
    下部電極と上部電極間に配置され、両電極間に印加され
    る電界により分極状態を変化させる強誘電体とを具備す
    る強誘電体メモリにおいて、前記強誘電体が異なる抗電
    界を有する複数の強誘電体膜を積層した積層体である事
    を特徴とする強誘電体メモリ。
  2. (2)前記誘電体が、高抗電界を有する強誘電体膜とこ
    の強誘電体膜を挾む低抗電界を有する強誘電体膜の積層
    体である請求項1記載の強誘電体メモリ。
  3. (3)前記誘電体が、高抗電界を有する強誘電体膜と低
    抗電界を有する強誘電体膜を積層した積層体、あるいは
    高抗電界を有する強誘電体膜と低抗電界を有する強誘電
    体膜が交互に積層された積層体である請求項1記載の強
    誘電体メモリ。
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