東工大と東北大、強誘電体の極薄単結晶膜を世界で初めて作製、超高密度新規メモリーで長時間使えるスマホ実現へ

摘要

東京工業大学元素戦略研究センターの舟窪浩教授、東北大学金属材料研究所の今野豊彦教授らの研究グループは、極薄膜でも特性が劣化しない酸化イットリウムを置換した酸化ハフニウム強誘電体エビタキシヤル膜（結晶方位が揃った単結晶膜）の作製に世界で初めて成功した。強誘電体膜の組成を検討して選択するとともに、薄膜を成長させる基材の結晶構造とその単位格子の長さを工夫することにより達成した。これによって従来、安定した特性の強誘電体膜が得られないためにできなかった超高密度メモリーなど新規デバイスの作製が可能になり、高性能で電池が飛躍的に長持ちするスマートフォンなどの実現が期待される。また、薄くなるほど特性が劣化するとされた強誘電体の「サイズ効果」を覆すもので、“逆サイズ効果”特性の起源解明や新物質探索の加速につながる成果となるもの。最近、強誘電体の薄膜も見つかっていたが、多結晶であり、不純物相も存在するため、安定した特性を得ることが難しい状況だった。