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生体超分子を利用した3次元メモリデバイスの作製および評価

Research Project

Project/Area Number 10J08129
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Microdevices/Nanodevices
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

小原 孝介  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2010 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsフローティングゲートメモリ / バイオナノプロセス / フェリチン / Bio-LBL法 / Ptナノドット
Research Abstract

本研究では,高性能および高信頼性のメモリ作製を研究目的として,積層ナノドット層が埋め込まれたフローティングゲートメモリ(積層ナノドット型メモリ)および薄膜トランジスタ型メモリ(TFT型メモリ)の作製を行った。フェリチンに内包されている酸化コバルトから金属コバルト(Co)を形成するために,ゲート酸化膜にナノドットが埋め込まれたMOS構造に対して,650℃の100%水素雰囲気中で熱処理を行った。その結果,ゲート酸化膜中に埋め込まれているCoナノドットが完全に還元している事が確認された。続いて,メモリ作製プロセスに関して,1つである高圧重水処理の条件を最適化する事で,前年度に作製した積層ナノドット型メモリよりも高性能および高信頼性のメモリを作製した。積層ナノドット型メモリの電気特性を測定した結果,ナノドットを積層させる事で,従来のフローティングゲートメモリよりもはるかに低電圧である5Vで動作するメモリを実現し,作製したメモリは電荷を10年以上保持する高信頼性のメモリである事も同時に確認した。
また,積層させるナノドットの種類を変化させ,1層目が鉄(Fe)ナノドット,2層目がCoナノドットである積層ナノドットが埋め込まれたメモリを作製した。1層目をFeナノドット層とする事で,メモリウィンドウ幅が増加している事が確認された。一方,電荷保持特性に関して,2層Coナノドットが埋め込まれたメモリよりも悪化している事が確認された。この特性の変化は,Feナノドットにおいて,水素雰囲気中での還元処理でFeが完全に還元せずFeナノドット中で酸化鉄とFeが混在しているためである。以上の結果から,ナノドットの種類を変える事でメモリ特性が変化することが確認された。
一方TFT型メモリに関して,Niフェリチンを利用して結晶化された多結晶シリコンおよびPtナノドットを利用する事で,従来のTFT型メモリよりも高性能で高信頼性のメモリをガラス基板上へ作製した。

Report

(2 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2011 2010

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Floating Gate Memory with Biomineralized Nanodots Embedded in HfO_22011

    • Author(s)
      K.Ohara, Y.Tojo, I.Yamashita, T.Yaegashi, M.Moniwa, M.Yoshimaru, Y.Uraoka
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Nanotechnology

      Volume: 10 Issue: 3 Pages: 576-581

    • DOI

      10.1109/tnano.2010.2053852

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-Dimensional Nanodot-Type Floating Gate Memory Fabricated by Bio-Layer-by-Layer Method2011

    • Author(s)
      K.Ohara, B.Zheng, M.Uenuma, Y.Ishikawa, K.Shiba, I.Yamashita, Y.Uraoka
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 4 Issue: 8 Pages: 85004-85004

    • DOI

      10.1143/apex.4.085004

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Three Dimensional Floating Gate Memory with Multi-layered Nanodot Array Formed by Bio-LBL2011

    • Author(s)
      K.Ohara, B.Zheng, M.Uenuma, I.Yamashita, Y.Uraoka
    • Organizer
      International Symposium on Advanced Nanostructures and Nano-Devices (ISANN)
    • Place of Presentation
      Sheraton Maui Resort and Spa, Maui, Hawaii, America
    • Year and Date
      2011-12-06
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Bio-LBL法を利用した積層ナノドット型フローティングゲートメモリの作製2011

    • Author(s)
      小原孝介, 鄭彬, 上沼睦典, 石河泰明, 山下一郎, 浦岡行治
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形県山形市山形大学
    • Year and Date
      2011-09-01
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Floating Gate Memory based on Ferritin Nanodots with High-k Gate Dielectrics2010

    • Author(s)
      Kosuke Ohara
    • Organizer
      第10回関西コロキアム電子デバイス
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府)ワークショップ招待講演
    • Year and Date
      2010-10-22
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Three Dimensional Floating Gate Memory with Multi-layered Nanodot Array2010

    • Author(s)
      Kosuke Ohara
    • Organizer
      2010 International Conference on Solid State Devices)and Materials(SSDM 2010)
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-09-24
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Bio-LBL法を利用した3次元メモリデバイスの作製2010

    • Author(s)
      小原孝介
    • Organizer
      2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大学(長崎県)
    • Year and Date
      2010-09-17
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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