東北大学金属材料研究所の川添良幸教授らのグループは、 インドJNCASRおよび米国ラトガース大学物理および天文学科との共同研究で、 強誘電体薄膜キャパシター用の高速な分子動力学計算のプログラム「feram」をhttp://loto.sourceforge.net/feram/からフリーソフトウエアとして公開しています。 今回、本プログラムにより電極と強誘電体薄膜との界面に不活性層がある場合のヒステリシスループのシミュレーションに成功しました。 この不活性層が不揮発性強誘電体メモリー (FeRAM) の疲労に深く関係していることが確かめられました。 本研究成果は米国の物性物理学の学術論文誌Physical Review BにEditors' Suggestionの論文として掲載されるとともに、 論文中の図が《PRB Kaleidoscope Images: September 2008》の1つに選ばれました。 微細化が進むFeRAMや積層コンデンサそして強誘電体ナノ構造のシミュレーションなどへ本プログラムの応用が今後期待されます。 本研究には金属材料研究所計算材料学センターのスーパーコンピューターが活用されました。
計算材料学研究部門(川添グループ)は、 インドJNCASRおよび米国ラトガース大学物理および天文学科との共同研究で、 強誘電体薄膜キャパシター用の高速な分子動力学計算のプログラム「feram」をhttp://loto.sourceforge.net/feram/からフリーソフトウエアとして公開しています。 今回、本プログラムにより電極と強誘電体薄膜との界面に不活性層がある場合のヒステリシスループのシミュレーションに成功しました。 この不活性層が不揮発性強誘電体メモリー (FeRAM) の疲労に深く関係していることが確かめられました。 本研究成果はPhysical Review BにEditors' Suggestionの論文として掲載されるとともに、 論文中の図が《PRB Kaleidoscope Images: September 2008》の1つに選ばれました。 微細化が進むFeRAMや積層コンデンサそして強誘電体ナノ構造のシミュレーションなどへ本プログラムの応用が今後期待されます。
図: シミュレーションにより得られた (a) エピタキシャル成長による圧縮応力下のBaTiO3薄膜キャパシタと, (b)「自由」BaTiO3薄膜キャパシタとのヒステリシス・ループの膜厚lおよび不活性層の厚さd依存性の比較. T= 100 K.
Prof. Kawazoe group (Materials Design by Computer Simulation)
Materials Design by Computer Simulation group (Prof. Kawazoe group) is distributing a molecular-dynamics (MD) simulation program, named "feram", as free software through http://loto.sourceforge.net/feram/, under the collaboration with JNCASR, India and Department of Physics and Astronomy, Rutgers University, USA. With this program, Simulations of hysteresis loops for ferroelectric thin-film capacitors were successfully performed. Effect of dead layers between the ferroelectric thin-film and electrodes was added to the simulations and relation between the dead layers and fatigue of non-volatile ferroelectric random access memories (FeRAM) was suggested. This result was published as an article of "Editors' Suggestion" in Physical Review B. Moreover, a figure in the article was selected as one of "PRB Kaleidoscope Images: September 2008". In the near future, this MD program will help understanding of properties of downsizing FeRAMs and design of ferroelectric nano-structures.
Figure: Simulated hysteresis loops for BaTiO3 ferroelectric capacitors with (a) epitaxially constrained films, and (b) "free" films of various thickness l and with dead layer d at 100 K.