(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特性が評価される強誘電体及び特性が既知の基準誘電体の直列接続回路と、
前記強誘電体に所定の電圧波形を供給する電圧波形発生手段と、
前記直列接続回路の接続点からの、直列接続回路の両端それぞれの電位を測定する測定手段と、
前記強誘電体と前記基準誘電体との接続点に接続され、前記強誘電体の漏れ抵抗に流れる漏れ電流の前記基準誘電体への流入を禁止する電流排除手段とを有することを特徴とする強誘電体特性評価装置。
【請求項２】
請求項１記載の強誘電体特性評価装置に対して、前記電圧波形発生手段及び前記強誘電体の接続点と前記電流排除手段間に、抵抗値が、前記電流排除手段によって、前記漏れ電流が完全に排除されるように調整される抵抗器が接続されていることを特徴とする強誘電体特性評価装置。
【請求項３】
請求項１記載の強誘電体特性評価装置に対して、前記電流排除手段が、前記電圧波形発生手段と極性が異なる相似電圧波形を発生するように構成され、該電流排除手段と前記強誘電体及び前記基準誘電体の接続点間に、抵抗値が、前記電流排除手段によって、前記漏れ電流が完全に排除されるように調整される抵抗器が接続されていることを特徴とする強誘電体特性評価装置。
【請求項４】
特性が評価される強誘電体及び特性が既知の基準誘電体の直列接続回路と、
前記強誘電体に所定の電圧波形を供給する電圧波形発生手段と、
前記直列接続回路の接続点からの、直列接続回路の両端それぞれの電位を測定する測定手段と、
前記電圧波形発生手段及び前記強誘電体の接続点と前記強誘電体及び前記基準誘電体の接続点間に接続され、利得ｋが負値で、前記電圧波形発生手段と極性が異なる相似電圧波形を発生する直流増幅器と、
該直流増幅器によって、前記強誘電体の漏れ抵抗に流れる漏れ電流が完全に排除されるように抵抗値が調整される抵抗器との直列接続回路と、
を有することを特徴とする強誘電体特性評価装置。
【請求項５】
特性が評価される強誘電体及び特性が既知の基準誘電体の直列接続回路と、
前記強誘電体に所定の電圧波形を供給する電圧波形発生手段と、
前記直列接続回路の接続点からの、直列接続回路の両端それぞれの電位を測定する測定手段と、
前記電圧波形発生手段に並列に接続され、相互の接続点がアースされた第１のインピーダンスと第２のインピーダンスを接続した第２の直列接続回路と、
該第２の直列接続回路の一端と前記強誘電体及び前記基準誘電体の接続点間に接続され、前記第２の直列接続回路によって、前記強誘電体の漏れ抵抗に流れる漏れ電流が完全に排除されるように抵抗値が調整される抵抗器とを有することを特徴とする強誘電体特性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電体の特性、特にＰ−Ｅヒステリシス特性を評価する誘電体特性評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、強誘電体材料のヒステリシス特性を利用して、不揮発性メモリを実現する研究が進んでおり、この観点から強誘電体材料の電気的特性を評価する強誘電体評価装置が注目されている。
【０００３】
強誘電体の主要な電気特性である図６に示すＰ（分極）−Ｅ（電界）ヒステリシス曲線１３は、図７に示すようなＳａｗｅｒ−Ｔｏｗｅｒ回路を使用して計測作成することができる。
【０００４】
このＳａｗｅｒ−Ｔｏｗｅｒ回路は、同図に示すように、強誘電体キャパシタ２と基準誘電体キャパシタ３とが直列に接続され、この直列接続回路の端子間に、電圧波形発生回路１から入力電圧Ｖｉｎが印加され、オシロスコープ４の横軸端子には、強誘電体キャパシタ２と基準誘電体キャパシタ３の直列接続回路に印加される入力電圧Ｖｉｎが入力され、オシロスコープ４の縦軸端子には、入力電圧Ｖｉｎの強誘電体キャパシタ２と基準誘電体キャパシタ３の接続点での分割電圧Ｖｃが入力される。
【０００５】
この場合、強誘電体キャパシタ２の電極面積をＡとして、強誘電体キャパシタ２に蓄積される電荷（Ｐ＋ε０・Ｅ）・Ａ＝Ｄ・Ａと、基準誘電体キャパシタ３のキャバシタンスをＣｓとし、基準誘電体キャパシタ３に蓄積される電荷ＣｓＶｃとは等しいので、オシロスコープ４の一方の縦軸端子には、Ｖｃ＝Ｄ・Ａ／Ｃｓが入力される。
【０００６】
そして、強誘電体キャパシタ２に印加される電圧Ｖｆは、Ｖｃよりもかなり大きく、Ｖｉｎ≒Ｖｆとすると、一般に強誘電体において分極Ｐは、ε０・Ｅに対して充分に大きいのでＤ＝Ｐと見做し、Ｖｃ−Ｖｉｎ曲線を既知量である強誘電体Ｃｆの膜厚ｔ、分圧比、電極面積Ａ、基準誘電体キャパシタ３のキャパシタンスＣｓを用いて、Ｐ−Ｅヒステリシス曲線が形成される。
【０００７】
現在、強誘電体薄膜のＰ−Ｅヒステリシス特性測定回路として利用されているＳａｗｙｅｒ−Ｔｏｗｅｒ回路は、１９２０年代後半に０．５ｃｍ程度の厚い強誘電体の非線形性を観察する回路として、ＣＢ．Ｓａｗｙｅｒ及びＣ．Ｈ．Ｔｏｗｅｒにより提案された。図６に示した強誘電体のＰ−Ｅヒステリシス曲線１３の横軸（電界Ｅ）は、強誘電体そのものに印加された電界で、Ｖｉｎ−Ｖｃに比例した値であり、正確には強誘電体の厚みをｔとして、Ｅ＝（Ｖｉｎ−Ｖｃ）／ｔとなる。
【０００８】
ここで、Ｖｉｎ≒Ｖｆと見做せない領域では、Ｅは入力電圧Ｖｉｎと比例関係にはないが、当初では被測定物である強誘電体が厚く、非線形性を示す電界とするには、強誘電体に数百Ｖ〜千数百Ｖの電圧を印加する必要があり、Ｖｉｎ−Ｖｃを直接策定することが困難であり、電圧Ｖｉｎの抵抗分圧を測定していた。
【０００９】
また、電圧Ｖｉｎ、Ｖｃの測定に使用されるオシロスコープは、抵抗Ｒｙ（１ＭΩ〜１０ＭΩ）を通して流れ込む電流の測定により、電圧Ｖｉｎ、Ｖｃを測定する方式を取っており、強誘電体キャパシタ２に蓄積される電荷Ｑを正確に測定するには、強誘電体キャパシタ２のキャバシタンスＣｓと抵抗Ｒｙで与えられる時定数が無視できる周波数の入力電圧Ｖｉｎを使用する必要があり、分極Ｐの周波数依存性を分離し考えることができない。
【００１０】
この問題を解決するために、特開平６−２４９９００号公報において、強誘電体と既知の誘電素子とを直列に接続し、その直列接続回路の両端に入力電圧を印加し、強誘電体と既知の誘電体の各々両端の電位差を静電的に測定する方法が開示されている。
しかし、この方法では、強誘電体と既知の誘電体の各々両端の電位差を静電的に測定する場合に、強誘電体に接続される電圧増幅器は入力端子の両端がアースから浮いており、回路構成が複雑になるという問題がある。
【００１１】
この問題の解決のために、図８に示すような構成のバーチャルグランド回路が提案されている。
この回路は同図に示すように、一端がアースされた電圧波形発生回路１の他端に、強誘電体キャパシタ２の一端が接続され、強誘電体キャパシタ２の他端が、非反転入力端子がアースされた差動増幅器５の反転入力端子に接続され、差動増幅器５の反転入力端子と出力端子間に、基準誘電体キャパシタ３が接続され、電圧波形発生回路１と強誘電体キャパシタ２の接続点が、オシロスコープ４の横軸端子に接続され、差動増幅器５の出力端子が、オシロスコープ４の縦軸端子に接続されている。
【００１２】
この回路では、入力電圧Ｖｉｎがそのまま強誘電体キャパシタ２に印加され、Ｖｆ＝ＶｉｎからＶｉｎを計測することにより、強誘電体キャパシタ２に印加された電圧Ｖｆに基づき、強誘電体キャパシタ２の内部の電界Ｅを求めることができる。
また、強誘電体キャパシタ２に蓄積される電荷Ｄ・Ａと基準誘電体キャパシタ３に蓄積される電荷ＣｓＶｃは等しく、Ｄに比例した電圧Ｖｃ（＝ＤＡ／Ｃｓ）を測定することにより、Ｄを求めることができ、この場合には、Ｖｉｎ＝Ｖｆなので、Ｖｆ＞＞Ｖｃという条件は必要ではない。
【００１３】
ところで、図７のＳａｗｅｒ−Ｔｏｗｅｒ回路では、オシロスコープ４の入力インピーダンスは、通常１ＭΩ〜１０ＭΩであり、強誘電体キャパシタ２のキャパシタンスが１００ｐＦ程度の場合、強誘電体キャパシタ２に蓄積された電荷が、測定中にオシロスコープ４を介して、１００μｓ程度の時定数で外部に流出してしまう。このために、電圧波形発生回路１からの電圧の周波数が低いと測定精度が低下し、分極ヒステリシスの正確な測定は不可能となる。
また、基準誘電体キャパシタ３、オシロスコープ４の入力端子及びケーブルなどに寄生容量が存在し、この寄生容量の影響を無視できるのは、強誘電体キャパシタ２が１００ｐＦ程度以上の場合である。
【００１４】
しかし、半導体基板上に形成され、不揮発性メモリなどを構成する強誘電体キャパシタを評価対象とする場合には、電極面積は１００μＳ程度以下で、その容量は１０ｐＦ程度以下となり、測定系に存在する寄生容量の影響が無視できず、分極ヒステレシスのばらつきを正確に評価することができない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
この問題を解決するために、特開平９−１２９６９４号公報では、低周波における正確な分極ヒステリシスを評価できる強誘電体キャパシタの分極キャパシタの評価方法と、不揮発性メモリ等に使用される強誘電体キャパシタの分極ヒステリシスのばらつきが評価できる分極ヒステリシス評価方法が開示されている。
【００１６】
この特開平９−１２９６９４号公報では、分極ヒステリシス評価対象の強誘電体キャパシタの一方の電極に、交流電圧を印加した時の他方の電極の電位を、オシロスコープによって直接測定するのではなく、飽和領域において動作するＭＯＳ−ＦＥＴを介して測定することにより、強誘電体キャパシタに蓄積される電荷がオシロスコープを介して外部に流出することを防止している。
【００１７】
この方法は、すでに図８で説明したバーチャルグランド回路で、入力抵抗値が高抵抗の差動増幅器５を使用することと同等の方法であり、バーチャルグランド回路では、さらに、基準キャパシタの電圧Ｖｃの検出回路をバーチャルグランドすることにより、強誘電体キャパシタ２に印加される電圧Ｖｆを入力電圧Ｖｉｎから算出できるのである。
【００１８】
しかし、ここで最も問題となるのは、図９に示すように、強誘電体キャパシタ２に並列に存在する漏れ抵抗６であり、入力電圧Ｖｉｎを印加した時に、強誘電体キャパシタ２でなく漏れ抵抗６に流れる漏れ電流Ｉｒは、基準誘電体キャパシタ３に流入し、電圧となって差動増幅器５の出力端子に現れ、強誘電体キャパシタ２の正確な分極量を測定することができない。特に、強誘電体メモリ材料の特性として重要な評価項目に、誘電劣化特性があるが、パルス印加によって劣化する特性は漏れ抵抗なのか、Ｐ−Ｅ履歴の劣化なのかを分離して評価する必要がある。
【００１９】
本発明は、前述したようなこの種の強誘電体特性測定装置の動作の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｐ−Ｅヒステリシス測定時に、強誘電体の漏れ抵抗によるＰ−Ｅヒステリシス曲線の形成誤差を防止し、電界Ｅと分極Ｐとを高精度で評価可能な強誘電体特性評価装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、特性が評価される強誘電体及び特性が既知の基準誘電体の直列接続回路と、前記強誘電体に所定の電圧波形を供給する電圧波形発生手段と、前記直列接続回路の接続点からの、直列接続回路の両端それぞれの電位を測定する測定手段と、前記強誘電体と前記基準誘電体との接続点に接続され、前記強誘電体の漏れ抵抗に流れる漏れ電流の前記基準誘電体への流入を禁止する電流排除手段とを有することを特徴とするものである。
【００２１】
同様に前記目的を達成するために、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に対して、前記電圧波形発生手段及び前記強誘電体の接続点と前記電流排除手段間に、抵抗値が、前記電流排除手段によって、前記漏れ電流が完全に排除されるように調整される抵抗器が接続されていることを特徴とするものである。
【００２２】
同様に前記目的を達成するために、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明に対して、前記電流排除手段が、前記電圧波形発生手段と極性が異なる相似電圧波形を発生するように構成され、該電流排除手段と前記強誘電体及び前記基準誘電体の接続点間に、抵抗値が、前記電流排除手段によって、前記漏れ電流が完全に排除されるように調整される抵抗器が接続されていることを特徴とするものである。
【００２３】
同様に前記目的を達成するために、請求項４記載の発明は、特性が評価される強誘電体及び特性が既知の基準誘電体の直列接続回路と、前記強誘電体に所定の電圧波形を供給する電圧波形発生手段と、前記直列接続回路の接続点からの、直列接続回路の両端それぞれの電位を測定する測定手段と、前記電圧波形発生手段及び前記強誘電体の接続点と前記強誘電体及び前記基準誘電体の接続点間に接続され、利得ｋが負値で、前記電圧波形発生手段と極性が異なる相似電圧波形を発生する直流増幅器と、該直流増幅器によって、前記強誘電体の漏れ抵抗に流れる漏れ電流が完全に排除されるように抵抗値が調整される抵抗器との直列接続回路と、を有することを特徴とするものである。
【００２４】
同様に前記目的を達成するために、請求項５記載の発明は、特性が評価される強誘電体及び特性が既知の基準誘電体の直列接続回路と、前記強誘電体に所定の電圧波形を供給する電圧波形発生手段と、前記直列接続回路の接続点からの、直列接続回路の両端それぞれの電位を測定する測定手段と、前記電圧波形発生手段に並列に接続され、相互の接続点がアースされた第１のインピーダンスと第２のインピーダンスを接続した第２の直列接続回路と、該第２の直列接続回路の一端と前記強誘電体及び前記基準誘電体の接続点間に接続され、前記第２の直列接続回路によって、前記強誘電体の漏れ抵抗に流れる漏れ電流が完全に排除されるように抵抗値が調整される抵抗器とを有することを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態を、図１を参照して説明する。
図１は本実施の形態の構成を示す回路図である。
【００２６】
本実施の形態は、図１に示すように、一端がアースされた電圧波形発生回路１の他端に、強誘電体キャパシタ２と漏れ抵抗６が並列に接続構成される強誘電体１０の一端が接続され、強誘電体１０の他端には、非反転入力端子がアースされた差動増幅器５の反転入力端子と、漏れ電流が流入される電流排除回路７Ａとが互いに並列に接続されている。
そして、差動増幅器５の反転入力端子と出力端子間に、基準誘電体キャパシタ３が接続され、電圧波形発生回路１と強誘電体１０との接続点が、オシロスコープ４の横軸端子に接続され、差動増幅器５の出力端子が、オシロスコープ４の縦軸端子に接続されている。
【００２７】
このような構成の本実施の形態では、電圧波形発生回路１からの入力電圧Ｖｉｎが、強誘電体１０に印加され、印加された電圧波形がオシロスコープ４によつて計測され、同時に、基準誘電体キャパシタ３に誘起する電圧も計測される。
この時、漏れ抵抗６に流れる漏れ電流Ｉｒと等しい電流が、電流排除回路７Ａに流れ込み排除され、基準誘電体キャパシタ３に漏れ電流Ｉｒが流れることが防止され、強誘電体１０の強誘電体キャパシタ２の電荷のみが、基準誘電体キャパシタ３のキャパシタンスＣｓに基づいて高精度に検出される。
【００２８】
本実施の形態のその他の動作は、すでに図８を参照して説明したバーチャルグランド回路の動作と同一なので、重複する説明は行なわない。
【００２９】
このように本実施の形態によると、電流排除回路７Ａによつて、漏れ抵抗６に流れる漏れ電流Ｉｒに等しい電流が、電流排除回路７Ａによって排除され、基準誘電体キャパシタ３に漏れ電流Ｉｒが流れることが防止され、強誘電体キャパシタ２の電荷のみを、基準誘電体キャパシタ３のキャパシタンスＣｓに基づいて検出し、漏れ電流Ｉｒによる分極量の誤差なしに、強誘電体体キャパシタ２の分極を高精度に評価することが可能になる。
【００３０】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態を、図２を参照して説明する。
図２は本実施の形態の構成を示す回路図である。
【００３１】
本実施の形態では、図２に示すように、すでに図１を参照して説明した第１の実施の形態に対して、電流排除回路７Ａに代えて、カレントミラー回路７Ｂが設けられ、電圧波形発生回路１と強誘電体１０との接続点と、カレントミラー回路７Ｂ間に抵抗器８Ａが接続されており、カレントミラー回路７Ｂは、抵抗器８Ａに流れる電流Ｉｓに比例する漏れ電流Ｉｒを、強誘電体１０からカレントミラー回路７Ｂに流入する機能を備えている。
【００３２】
本実施の形態のその他の部分の構成は、すでに説明した第１の実施の形態と同一なので、重複する説明は行なわない。
【００３３】
このような構成の本実施の形態では、強誘電体１０の漏れ抵抗６の抵抗値を予め計測しておき、漏れ抵抗６に流れる漏れ電流Ｉｒに等しい電流を排除できるように、抵抗器８Ａの抵抗値が調整設定される。この場合、漏れ電流Ｉｒが比較的小さい時には、電流Ｉｓが大きくなるように調整される。
本実施の形態では、抵抗値が調整された抵抗器８Ａに流れる電流Ｉｓに比例する漏れ電流Ｉｒが、カレントミラー回路７Ｂに流入し、漏れ電流Ｉｒが基準誘電体キャパシタ３に流れことが防止され、強誘電体１０の強誘電体キャパシタ２の電荷のみが、基準誘電体キャパシタ３のキャパシタンスＣｓに基づいて、高精度で検出される。
【００３４】
本実施の形態のその他の動作は、すでに説明した第１の実施の形態と同一なりで、重複する説明は行なわない。
【００３５】
このように、本実施の形態によると、抵抗値が調整された抵抗器８Ａに流れる電流Ｉｓに比例する漏れ電流Ｉｒが、カレントミラー回路７Ｂに流入し、漏れ電流Ｉｒが基準誘電体キャパシタ３に流れることが防止されるので、強誘電体キャパシタ２の電荷のみを、基準誘電体キャパシタ３のキャパシタンスＣｓに基づいて高精度で検出し、漏れ電流Ｉｒによる分極量の誤差なしに、強誘電体キャパシタ２の分極を高精度に評価することが可能になり、さらに、強誘電体１０の漏れ電流Ｉｒが比較的小さい場合には、電流Ｉｓを大きくして測定誤差を低減することも可能になる。
【００３６】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態を、図３を参照して説明する。
図３は本実施の形態の構成を示す回路図である。
【００３７】
本実施の形態では、図３に示すように、すでに図１を参照して説明した第１の実施の形態から、電流排除回路７Ａを取り除き、強誘電体１０と基準誘電体キャパシタ３との接続点とアース間に、抵抗器８Ｂと相似波形発生回路７Ｃが直列に接続されている。
この相似波形発生回路７Ｃは、電圧波形発生回路１と極性が異なる相似波形を発生する機能を備えている。
【００３８】
本実施の形態のその他の部分の構成は、すでに説明した実施の形態と同一なので重複する説明は行なわない。
【００３９】
本実施の形態では、相似波形発生回路７Ｃが、電圧波形発生回路１と連動して作動し、同時に強誘電体１０に入力電圧Ｖｉｎが印加され、電圧波形発生回路１からの入力電圧がＶｉｎの時に、相似波形発生回路７Ｃの出力電圧がｋＶｉｎ（ｋは負値）とすると、抵抗器８Ｂの抵抗値を、漏れ抵抗６の抵抗値をＲｆとして、−ｋＲｆに設定することにより、漏れ電流Ｉｒを高精度で排除して、基準誘電体キャパシタ３に漏れ電流Ｉｒが流れることが防止され、強誘電体１０の強誘電体キャパシタ２の電荷のみが、基準誘電体キャパシタ３のキャパシタンスＣｓに基づいて高精度で検出される。
【００４０】
本実施の形態のその他の動作は、すでに説明した第１の実施の形態と同一なので、重複する説明は行なわない。
【００４１】
このように、本実施の形態によると、電圧波形発生回路１からの入力電圧がＶｉｎの時に、相似波形発生回路７Ｃの出力電圧がｋＶｉｎ（ｋは負値）とすると、抵抗器８Ｂの抵抗値を、漏れ抵抗６の抵抗値をＲｆとして、−ｋＲｆに設定することにより、漏れ電流Ｉｒを高精度で排除して、漏れ電流Ｉｒが基準誘電体キャパシタ３に流れことが防止されるので、強誘電体キャパシタ２の電荷のみを、基準誘電体キャパシタ３のキャパシタンスＣｓに基づいて高精度で検出し、漏れ電流Ｉｒによる分極量の誤差なしに、強誘電体体キャパシタ２の分極を高精度に評価することが可能になる。
【００４２】
［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態を、図４を参照して説明する。
図４は本実施の形態の構成を示す回路図である。
【００４３】
本実施の形態では、図４に示すように、すでに図３を参照して説明した第３の実施の形態から、抵抗器８Ｂと相似波形発生回路７Ｃとを除去し、電圧波形発生回路１と強誘電体１０との接続点と、強誘電体１０と基準誘電体キャパシタ３の接続点間に、直流増幅器１１と抵抗器８Ｃが直列に接続されている。
【００４４】
本実施の形態のその他の部分の構成は、すでに説明した第３の実施の形態と同一なので、重複する説明は行なわない。
【００４５】
本実施の形態では、直流増幅器１１の利得ｋが負値に設定されており、抵抗器８Ｃの抵抗値Ｒｓが、漏れ抵抗６の抵抗値をＲｆとして、−ｋＲｆに設定され、漏れ電流Ｉｒを高精度で排除して、基準誘電体キャパシタ３に漏れ電流Ｉｒが流れることが防止され、強誘電体１０の強誘電体キャパシタ２の電荷のみが、基準誘電体キャパシタ３のキャパシタンスＣｓに基づいて高精度で検出される。
【００４６】
本実施の形態のその他の動作は、すでに説明した第３の実施の形態と同一なので、重複する説明は行なわない。
【００４７】
このように、本実施の形態によると、抵抗器８Ｃの抵抗値Ｒｓを、直流増幅器１１の利得をｋ（負値）とし、漏れ抵抗６の抵抗値をＲｆとして、−ｋＲｆに設定することにより、漏れ電流Ｉｒを高精度で排除して、漏れ電流Ｉｒが基準誘電体キャパシタ３に流れことが防止されるので、強誘電体キャパシタ２の電荷のみを、基準誘電体キャパシタ３のキャパシタンスＣｓに基づいて高精度で検出し、漏れ電流Ｉｒによる分極量の誤差なしに、強誘電体体キャパシタ２の分極を高精度に評価することが可能になる。
【００４８】
［第５の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態を、図５を参照して説明する。
図５は本実施の形態の構成を示す回路図である。
【００４９】
本実施の形態では、図５に示すように、電圧波形発生回路１の両端子間に、インピーダンス１２ａとインピーダンス１２ｂとが直列に接続されて第２の直列接続回路を構成し、インピーダンス１２ａとインピーダンス１２ｂとの接続点がアースされている。さらに、電圧波形発生回路１の両端間に、強誘電体キャパシタ２と漏れ抵抗６とが並列に接続構成された強誘電体１０と、抵抗器８Ｄとが直列に接続されている。そして、強誘電体１０と抵抗器８Ｄの接続点が、非反転入力端子がアースされた差動増幅器５の非反転入力端子に接続され、差動増幅器５の非反転入力端子と出力端子間に、基準誘電体キャパシタ３が接続され、強誘電体１０とインピーダンス１２ａとの接続点が、オシロスコープ４の横軸端子に接続され、差動増幅器５の出力端子が、オシロスコープ４の縦軸端子に接続されている。
【００５０】
本実施の形態では、インピーダンス１１ａ、１１ｂの抵抗値に対応して、抵抗器８Ｄの抵抗値Ｒｓを調整することにより、漏れ電流Ｉｒと等しい電流が、強誘電体１０から流出され、この漏れ電流Ｉｒが基準誘電体キャパシタ３に流れることが防止され、強誘電体１０の強誘電体キャパシタ２の電荷のみが、基準誘電体キャパシタ３のキャパシタンスＣｓに基づいて高精度で検出される。
【００５１】
本実施の形態のその他の動作は、すでに説明した第１の実施の形態と同一なので、重複する説明は行なわない。
【００５２】
このように、本実施の形態によると、インピーダンス１１ａ、１１ｂの抵抗値に対応して、抵抗器８Ｄの抵抗値Ｒｓを調整することにより、漏れ電流Ｉｒと等しい電流が、強誘電体１０から流出され、この漏れ電流Ｉｒが基準誘電体キャパシタ３に流れことが防止されるので、強誘電体キャパシタ２の電荷のみを、基準誘電体キャパシタ３のキャパシタンスＣｓに基づいて高精度で検出し、漏れ電流Ｉｒによる分極量の誤差なしに、強誘電体体キャパシタ２の分極を高精度に評価することが可能になる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、電圧波形発生手段の電圧波形が、特性が評価される強誘電体及び特性が既知の基準誘電体の直列接続回路の強誘電体に供給され、測定手段によってこの直列接続回路の接続点からの、直列接続回路の両端それぞれの電位が測定されて、強誘電体の分極特性が評価されるが、強誘電体と基準誘電体との接続点に接続された電流排除手段によって、強誘電体の漏れ抵抗に流れる漏れ電流の基準誘電体への流入が禁止されるので、強誘電体の強誘電キャパシタの電荷のみを、基準誘電体の基準キャパシタにより、漏れ電流による分極量の誤差なしに精度よく測定し、強誘電体の分極特性の高精度の評価が可能になる。
【００５４】
請求項２記載の発明によると、電圧波形発生手段の電圧波形が、特性が評価される強誘電体及び特性が既知の基準誘電体の直列接続回路の強誘電体に供給され、測定手段によってこの直列接続回路の接続点からの、直列接続回路の両端それぞれの電位が測定されて、強誘電体の分極特性が評価されるが、強誘電体と基準誘電体との接続点に接続された電流排除手段によって、強誘電体の漏れ抵抗に流れる漏れ電流の基準誘電体への流入が禁止され、この際に、電圧波形発生手段及び強誘電体の接続点と電流排除手段間に接続された抵抗器の抵抗値が、電流排除手段の排除する漏れ電流値を高精度で設定するように調整されるので、強誘電体の漏れ電流が小さくとも、前記抵抗器に流れる電流値を大きくして、測定誤差を小さくすることもでき、強誘電体の強誘電キャパシタの電荷のみを、基準誘電体の基準キャパシタにより、漏れ電流による分極量の誤差なしに精度よく測定し、強誘電体の分極特性のより高精度の評価が可能になる。
【００５５】
請求項３記載の発明によると、電圧波形発生手段の電圧波形が、特性が評価される強誘電体及び特性が既知の基準誘電体の直列接続回路の強誘電体に供給され、測定手段によってこの直列接続回路の接続点からの、直列接続回路の両端それぞれの電位が測定されて、強誘電体の分極特性が評価されるが、強誘電体と基準誘電体との接続点に接続され、電圧波形発生手段と極性が異なる相似電圧波形を発生する電流排除手段によって、強誘電体の漏れ抵抗に流れる漏れ電流の基準誘電体への流入が禁止され、この際に、電流排除手段と強誘電体及び基準誘電体の接続点間に接続された抵抗器の抵抗値が、漏れ電流を完全に排除するように調整されるので、強誘電体の強誘電キャパシタの電荷のみを、基準誘電体の基準キャパシタにより、漏れ電流による分極量の誤差なしに精度よく測定し、強誘電体の分極特性のより高精度の評価が可能になる。
【００５６】
請求項４記載の発明によると、電圧波形発生手段の電圧波形が、特性が評価される強誘電体及び特性が既知の基準誘電体の直列接続回路の強誘電体に供給され、測定手段によってこの直列接続回路の接続点からの、直列接続回路の両端それぞれの電位が測定されて、強誘電体の分極特性が評価されるが、電圧波形発生手段及び強誘電体の接続点と強誘電体及び基準誘電体の接続点間に、利得ｋが負値で電圧波形発生手段と極性が異なる相似相似電圧波形を発生する直流増幅器と抵抗器の直列接続回路が接続され、この直流接続回路によって、強誘電体の漏れ抵抗に流れる漏れ電流の基準誘電体への流入が禁止され、この際に、抵抗器の抵抗値が、漏れ電流を完全に排除するように調整されるので、強誘電体の強誘電キャパシタの電荷のみを、基準誘電体の基準キャパシタにより、漏れ電流による分極量の誤差なしに精度よく測定し、強誘電体の分極特性のより高精度の評価が可能になる。
【００５７】
請求項５記載の発明によると、電圧波形発生手段の電圧波形が、特性が評価される強誘電体及び特性が既知の基準誘電体の直列接続回路の強誘電体に供給され、測定手段によってこの直列接続回路の接続点からの、直列接続回路の両端それぞれの電位が測定されて、強誘電体の分極特性が評価されるが、電圧波形発生手段に並列に接続され、相互の接続点がアースされた第１のインピーダンスと第２のインピーダンスを接続した第２の直列接続回路によって、強誘電体の漏れ抵抗に流れる漏れ電流の基準誘電体への流入が禁止され、この際に、（第２の）直列接続回路の一端と強誘電体及び基準誘電体の接続点間に接続された抵抗器の抵抗値が、漏れ電流を完全に排除するように調整されるので、強誘電体の強誘電キャパシタの電荷のみを、基準誘電体の基準キャパシタにより、漏れ電流による分極量の誤差なしに精度よく測定し、強誘電体の分極特性のより高精度の評価が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態の構成を示す回路図である。
【図６】Ｐ（分極）−Ｅ（電界）ヒステリシス曲線の特性図である。
【図７】Ｓａｗｙｅｒ−Ｔｏｗｅｒ回路の構成を示す回路図である。
【図８】バーチャルグランド回路の構成を示す回路図である。
【図９】バーチャルグランド回路での漏れ抵抗の影響の説明図である。
【符号の説明】
１  電圧波形発生回路
２  強誘電体キャパシタ
３  基準誘電体キャパシタ
４  オシロスコープ
５  差動増幅器
６  漏れ抵抗
７Ａ  電流排除回路
７Ｂ  カレントミラー回路
７Ｃ  相似波形発生回路
８Ａ〜８Ｄ  抵抗器
１０  強誘電体
１１  直流増幅器
１２ａ、１２ｂ  インピーダンス
１３  Ｐ−Ｅシステリヒス曲線
【図１】
0003689838.tif 000002
【図２】
0003689838.tif 000003
【図３】
0003689838.tif 000004
【図４】
0003689838.tif 000005
【図５】
0003689838.tif 000006
【図６】
0003689838.tif 000007
【図７】
0003689838.tif 000008
【図８】
0003689838.tif 000009
【図９】
0003689838.tif 000010