研究者業績

藤沢 浩訓

フジサワ ヒロノリ  (Hironori Fujisawa)

基本情報

所属
兵庫県立大学 大学院 工学研究科(電気電子工学分野) 教授
学位
博士(工学)(京都大学)

J-GLOBAL ID
200901024163919928
researchmap会員ID
1000214812

外部リンク

論文

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  • Tomoya Mifune, Hideaki Tanimura, Yuma Ueno, Yusuke Tani, Yukiya Sano, Hironori Fujisawa, Seiji Nakashima, Ai I Osaka, Shinichi Kato, Takumi Mikawa
    Japanese Journal of Applied Physics 65(8) 08SP34-1-08SP34-8 2026年4月30日  査読有り
    Abstract Flash lamp annealing (FLA) and rapid thermal annealing (RTA) were comparatively investigated to clarify their effects on the crystallinity and ferroelectric properties of Al-doped HfO 2 (HAO) thin films. HAO films with an Al concentration of 0%–12% were deposited by atomic layer deposition and crystallized using either FLA or RTA. Grazing-incidence X-ray diffraction revealed that FLA induces stronger in-plane tensile stress in the HAO layer than RTA by suppressing stress relaxation in the TiN electrode during millisecond-scale ultrafast heating. This stress promotes the ferroelectric orthorhombic phase while suppressing the monoclinic phase. Electrical measurements showed that FLA-treated films exhibited higher remanent polarization than RTA-treated films. Under FLA, both crystallinity and polarization peaked at an Al concentration of 2%, whereas higher Al concentrations suppressed crystallization and ferroelectricity. These results indicate that FLA is an effective low-thermal-budget annealing method for high-performance HAO films with optimized Al concentration.
  • Hideaki Tanimura, Tomoya Mifune, Yuma Ueno, Yusuke Tani, Hironori Fujisawa, Seiji Nakashima, Ai I. Osaka, Shinichi Kato, Takumi Mikawa
    Applied Physics Letters 127(24) 242903-1-242903-6 2025年12月15日  査読有り
    We identify two key strategies for enhancing polarization properties: the engineering of delta-doped interfacial layers and the application of millisecond-scale flashlamp annealing (FLA), using TiN/Al:HfO2 (HAO)/TiN ferroelectric capacitors. The delta-doped Al2O3 layer remains stably localized at the interfaces even after high-temperature annealing at 1000 °C for 5 ms. This interfacial localization between the electrodes and HAO films significantly influences both the polarization behavior and the crystallization characteristics. Delta doping at the top electrode interface yields a remanent polarization (2Pr) value approximately 10% higher than that observed by doping at the bottom interface. This enhancement is attributed to the position-dependent formation of oxygen vacancies (Vo), which vary with the location of the delta-doped layer. Grazing incidence x-ray diffraction analysis reveals that delta doping at the top interface promotes the formation of ferroelectric orthorhombic phases more effectively than in undoped structures. Furthermore, a peak angle analysis of HAO films indicates that capacitors with top interface delta doping exhibit higher diffraction angles compared to those without doping, suggesting an increased tensile stress exists within the HAO layer. FLA treatment further amplifies this tensile stress relative to rapid thermal annealing, thereby contributing to improved ferroelectric properties. These findings underscore the importance of both interfacial delta doping and low-thermal-budget FLA treatment in achieving enhanced ferroelectric performance and highlight their potential for the fabrication of high-performance ferroelectric devices.
  • Seiji Nakashima, Ryoma Takagi, Kota Nakatsuka, Shunjiro Fujii, Ai I. Osaka, Hironori Fujisawa
    Japanese Journal of Applied Physics 64(8) 08SP18-1-08SP18-5 2025年8月1日  査読有り
    Abstract Graphene transfer onto a ferroelectric Mn-doped BiFeO3 (BFMO)/SrRuO3 (SRO)/SrTiO3 (001) (STO) heterostructure via a self-assembled monolayer (SAM) was systematically investigated. 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), a widely recognized silane coupling agent, was employed as the SAM, and the BFMO surface was chemically modified with APTES. A polarization-dependent enhancement in graphene transfer was observed with the application of APTES, and high-quality graphene was obtained only on BFMO with a spontaneous polarization ( P s ) oriented along [ ]pc. Furthermore, the photovoltaic characteristics of the graphene/BFMO/SRO heterostructure were evaluated. The graphene acted as a transparent electrode, and the open-circuit voltage exhibited a clear increase in the SAM-modified sample compared with the sample without SAM modification.
  • Hideaki Tanimura, Tomoya Mifune, Yuma Ueno, Hironori Fujisawa, Seiji Nakashima, Ai I. Osaka, Shinichi Kato, Takumi Mikawa
    Japanese Journal of Applied Physics 64(1) 01SP05-1-01SP05-6 2025年1月1日  査読有り
    Abstract Superior ferroelectric properties of Al-doped HfO2 (HAO) thin films are demonstrated using flash lamp annealing (FLA). This annealing approach is a low-thermal-budget treatment that features short annealing times at the millisecond timescale. We first clarified the annealing conditions with respect to optimum ferroelectricity. The results show that 5-millisecond annealing at 1000 °C is sufficient for adequate crystallization, achieving a high 2Pr value of 17.3 μC cm−2. By adjusting the cooling rate on the millisecond timescale during crystallization annealing, a high cooling rate of 182 °C ms−1 exhibited a superior 2Pr value of 16.6 μC cm−2, in contrast to a slow cooling rate of 12 °C ms−1, which yielded a 2Pr value of 10.2 μC cm−2. The results indicate that the control of the cooling rate is crucial for achieving an optimum 2Pr value, illustrating the potential of FLA for forming high-quality ferroelectric thin films.
  • Hideaki Tanimura, Yuma Ueno, Tomoya Mifune, Hironori Fujisawa, Seiji Nakashima, Ai I. Osaka, Shinichi Kato, Takumi Mikawa
    Japanese Journal of Applied Physics 63(10) 109302-109302 2024年10月1日  査読有り

MISC

 19
  • 中嶋誠二, 有馬知希, 木村耕治, 八方直久, 藤沢浩訓, 林好一
    KEK Progress Report 41 155-1-155-3 2024年6月  
  • 藤沢 浩訓, 中嶋 誠二, 清水 勝
    豊田研究報告 63(63) 135-139 2010年  
  • 藤沢 浩訓, 中嶋 誠二, 清水 勝, 丹生 博彦
    電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス 98(591) 13-20 2009年2月16日  
    MOCVD-Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)薄膜のグレインサイズを, Ir下部電極のグレインサイズおよびPZT薄膜の成長速度を変化させることで制御することができた。Ir/PZT/Irキャパシタにおいては, Ir下部電極のグレインサイズが50nmから200nmまで増加するのに伴い, PZT薄膜のグレインサイズも120nmから240nmまで増加した。グレインサイズの増加とともに比誘電率, 残留分極は増加し, 抗電界は減少した。このような電気的特性のグレインサイズ依存性はバルクセラミックスにおけるサイズ効果と同じであった。
  • 田村昭裕, 多田英人, 大島尚士, 小舟正文, 大幸裕介, 嶺重温, 矢澤哲夫, 藤澤浩訓, 清水勝, 山口秀史, 本田耕一郎
    日本セラミックス協会年会講演予稿集 2009 2009年  
  • 藤沢 浩訓, 清水 勝
    電気学会研究会資料. EFM, 電子材料研究会 2007(9) 1-6 2007年7月10日  
  • 多田英人, 福島浩次, 小舟正文, 嶺重温, 矢澤哲夫, 藤澤浩訓, 清水勝
    日本セラミックス協会秋季シンポジウム講演予稿集 20th 2007年  
  • 清水 勝, 野々村 哉, 藤沢 浩訓, 丹生 博彦, 本田 耕一郎
    電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス 104(713) 23-27 2005年3月4日  
    MOCVD法によりPbTiO_3ナノ構造をPt/SiO_2/Si(100)及びPt/SrTiO_3(111)、(101)、(001)上に作製した。PbTiO_3はこれらの基板上では、Volmer-Weber成長モードにより成長し、成長初期には自己集合的にナノサイズの島構造が形成される。Pt/SiO_2/Si上では面内方向の揃っていないナノ構造が形成された。しかし、Pt/SrTiO_3上では、面内方向の揃ったナノ構造が形成され、基板の面方位により形状の異なったナノ構造が形成された。形成されたナノ構造はペロブスカイト構造を有しており、圧電応答顕微鏡法による測定からは、これらナノ構造が強誘電性を示すことがわかった。
  • 野々村 哉, 藤沢 浩訓, 清水 勝, 丹生 博彦, 本田 耕一郎
    電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス 103(729) 31-36 2004年3月10日  
    MOCVD法により、Pt/SrTiO_3およびMgO(111),(110),(100)基板上へPbTiO_3自己集合島を形成した。それぞれのPbTiO_3島の形状は、(1ll)基板上で三角錐、(110)基板上で三角柱、(100)基板上で四角い板状であった。また、これらのPbTiO_3島の面内方位が揃っていることがわかった。このことは、エピタキシャル関係を利用することでPbTiO_3自己集合島の形状や面内方位などの構造制御が可能であることを示している。また、圧電応答測定の結果、これらのナノサイズのPbTiO_3自己集合島が強誘電性を有することがわかった。
  • 岡庭 守, 藤沢 浩訓, 清水 勝, 丹生 博彦
    電子情報通信学会技術研究報告. OME, 有機エレクトロニクス 103(170) 1-6 2003年7月4日  
    MOCVD法によるPb(Zr,Ti)0_3(PZT)薄膜の低温成長と核付けによる特性の改善を試みた.Pb原料として(C_2H_5)_3PbOCH_2C(CH_3)_3(TEPOL)を用いることによって,成長温度380℃でも強誘電性を有するPZT薄膜が得られた.さらに,TEPOLの使用とPbTi0_3(PTO)核付けを合わせて行うことによって,340℃という低温でもペロブスカイトPZT薄膜が成長し,成長温度370℃でも2Pr=4.2μC/cm^2,2Ec=63kV/cmを有するPZT薄膜が得られた.PTOシードの結晶性がPZT薄膜の特性に及ぼす影響を調べた結果,PZT薄膜の結晶性はPTOシードの結晶性に強く影響されることが分かった.
  • 野々村 哉, 藤沢 浩訓, 清水 勝, 丹生 博彦, 本田 耕一郎
    電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス 102(732) 69-74 2003年3月11日  
    MOCVD法によってSrRuO_3(SRO)/SrTiO_3(STO)基板上に成長させたPb(Zr,Ti)O_3(PZT)極薄膜のエピタキシャル成長と電気的特性に基板表面の平坦性が及ぼす影響について調べた.表面処理によって原子レベルで平坦な表面を持つSTO基板上に堆積させたSRO表面は,平坦なテラスおよびステップを有していた.一方,未処理のSTO基板上に堆積させたSRO表面にはテラスおよびステップが観察されなかった.SRO/処理STO基板上に成長させた膜厚20nmのPZTは飽和したヒステリシスが得られたのに対し,SRO/未処理STO基板上に成長させたPZTではリーク電流の増加により飽和したD-Eヒステリシスが得られなかった.
  • 岡庭 守, 藤沢 浩訓, 清水 勝, 丹生 博彦
    電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス 101(718) 13-18 2002年3月7日  
    シード核を用いた二段階MOCVD法によってPt/SiO_2/Si上に基板温度395℃でペロブスカイトPb(Zr,Ti)O_3(PZT)薄膜が得られた。我々のMOCVDでは、PZT薄膜堆積前にPbTiO_3(PTO)もしくはPZTをシード核として堆積させた。シード核を10〜20秒堆積させたPZT薄膜は核付けを行わなかったものに比べて良好な結晶性及び強誘電特性を示した。核付けを行ったPZT薄膜の2Prの値は13〜17μC/cm^2であった。核を40秒以上堆積させた場合、2Prの値は17から12μC/cm^2に減少した。
  • Proc. of 13th IEEE Int. Symp. on Applications of Ferroelectrics 2002 87-90 2002年  
  • 藤沢 浩訓, 村田 周平, 松岡 裕益, 板東 達也, 清水 勝, 丹生 博彦
    電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス 100(652) 33-37 2001年3月5日  
    I層にスパッタ法で作製したMgO薄膜を用いたMIS (metal-insulator-semiconductor)及びMFIS(Metal-ferroelectrics-insulator-semiconductor)構造を作製し,その電気的特性を調べた。MIS構造ではヒステリシスの無いC-V特性が得られ,DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy)法により測定した界面準位密度は約10^<12>eV^<-1>であった。MgOをバッファI層とすることでMOCVD (Metalorganic chemical vapor deposition)法により,結晶性の良好なPb(Zr,Ti)O_3(PZT)薄膜をSi基板上に作製することができた。MFIS構造ではPZT薄膜の強誘電性に起因するヒステリシスが確認され,メモリーウィンドウは0.2-0.7Vであった。
  • 藤沢 浩訓, 清水 勝, 丹生 博彦
    電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス 99(670) 7-11 2000年3月8日  
    絶縁体膜としてMgO, Al_2O_3およびTiO_2薄膜を用いたMFIS(metal-ferroelectrics-insulator-semiconductor)構造を作製した。これらのバッファ層を用いることで, Si(100)基板上に多結晶ペロブスカイトPb(Zr, Ti)O_3(PZT)薄膜が成長した。MISダイオードでは電界効果が確認されたが, MFISダイオードでは強誘電性に起因するヒステリシスは確認できなかった。DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)法により測定したAu / PZT / Si及びAu / PZT / Al_2O_3 / Siダイオードの界面準位密度はそれぞれ2×10^<12>, 2×10^<11>-1×10^<12>cm^<-2>eV^<-1>であった。
  • Proc. of 12th IEEE Int. Symp. on Applications of Ferroelectrics 619-622 2000年  
  • Proc. of 12th IEEE Int. Symp. on Applications of Ferroelectrics 961-964 2000年  
  • 藤沢 浩訓, 中嶋 誠二, 清水 勝, 丹生 博彦
    電子情報通信学会技術研究報告書 (信学技術) 98 13 1998年  
  • Proceedings of the 3rd International Symposium on Sputtering & Plasma Processes 93 1995年  
  • Proceedings of 2nd International Conference on Thin Film Physics and Applications 478 1994年  

書籍等出版物

 2

講演・口頭発表等

 163

共同研究・競争的資金等の研究課題

 30