偏光特性を用いた低電圧駆動型強誘電体メモリデバイスの開発(第1報)偏光特性計測によるメモリ効果の観察

摘要

強誘電体は，外部電界を印加することで自発分極の向きを電界方向に揃えることができ，電界を取り除いても分極の状態が保持されるという特徴を持つ．また，分極方向と逆方向に電界を印加すると，分極を数ns程度の時間で反転させることができる．このメモリ効果を利用して，強誘電体は書き込み速度が高速な不揮発性メモリとして用いられている．また，分極状態に応じて屈折率や透過率などの光学特性も変化するため，近年では，光学特性のメモリ効果を利用したスイッチングデバイスとしての応用も検討されている．しかし，強誘電体を分極反転させるには抗電界より大きな電界をかける必要がある．さらに，分極反転には機械的な変形がともなうため，駆動回数の増加にともなって材料が疲労するという問題点がある．そこで，本研究では，自発分極が屈折率の異方性を生じさせることに着目し，微小な分極状態の変化を複屈折性の進相軸の変化として読み取ることで，分極を反転させずに駆動する低電圧駆動型の強誘電体メモリデバイスを開発する．本報告では，透光性の強誘電体であるチタン酸ジルコン酸ランタン鉛(PLZT: Lead Lanthannum Zirconate Titanate)の複屈折性の電圧依存性を報告する．測定試料として，透明性と疲労特性に優れるが従来手法では十分なメモリ効果が得られない組成のPLZTを用いた．これによって，メモリデバイスを開発するうえで十分なメモリ効果が偏光計測を用いて得られることを確認する．