強誘電デバイス開発に新たな手法

京都大学の研究グループは、ファインセラミックスセンター（JFCC）や名古屋大学と共同で、三次元物質の「二酸化ハフニウムジルコニウム（HZO）」から、厚さが1nmの「二次元強誘電体」を作製することに成功した。

[馬本隆綱，EE Times Japan]PC用表示関連情報

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さまざまな三次元物質に適用可能なメンブレン結晶作製技術

　京都大学の研究グループは2024年6月、ファインセラミックスセンター（JFCC）や名古屋大学と共同で、三次元物質の「二酸化ハフニウムジルコニウム（Hf_0.5Zr_0.5O₂：HZO）」から、厚さが1nmの「二次元強誘電体」を作製することに成功したと発表した。

　研究グループはこれまで、ペロブスカイト型マンガン酸化物「La_0.7Sr_0.3MnO₃（LSMO）」上に、HZOをエピタキシャル成長させられることを示してきた。今回の研究では、LSMOが希塩酸水溶液に溶解するのに対し、HZOはほとんど溶解しないことに着目した。

　実験では、パルスレーザー堆積法でチタン酸ストロンチウム（SrTiO₃）基板上にHZO／LSMO積層構造を作製した。そして、この基板を希塩酸水溶液中に浸し、HZO膜とSrTiO₃基板の間にあるLSMO犠牲層のみを選択的に除去した。その後、HZO層をSrTiO₃基板から剥がすことで、1nm厚のHZOメンブレン結晶を得た。

　走査透過電子顕微鏡（STEM）を用い、メンブレン結晶を観察した。そして、強誘電相である菱面体晶の結晶構造が維持されていることを確認した。また、室温環境で面直方向に13μC/cm²の自発分極があることも分かった。これらの結果は、HZOから、二次元強誘電体が作製できることを示すものだという。