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Development of a low temperature fabrication method of insulator films applicable to next generation electronic devices by the electrochemical oxidation method

Research Project

Project/Area Number 17K06804
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionTokyo University of Technology

Principal Investigator

TAKAHASHI Masao  東京工科大学, 工学部, 教授 (00188054)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 茂庭 昌弘  東京工科大学, 工学部, 教授 (50704623)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords複合アニオン化合物薄膜 / 電気化学的酸化 / 低温薄膜創製 / 絶縁体薄膜 / 抵抗変化型メモリ / 価電子制御 / 発光素子 / 低温創製 / セラミックス / 電子・電気材料 / 省エネルギー / 表面・界面物性 / 誘電体物性
Outline of Final Research Achievements

The new method to form mixed-anion compound layers has been developed and the formed insulator layers are found to be applicable to the resistance random access memory (ReRAM), which is one of next generation electronic devices. The formation method consists of the electrochemical oxidation in organic solutions under atmospheric pressure at ambient temperature. TaOxNy layers were formed on Ta substrates by the electrochemical oxidation method in methanol solutions of tetramethyl ammonium hydroxide with applying +5 V (vs. Pt) to Ta substrates and the prepared <Al/TaOxNy/Ta> samples showed typical current-voltage (I-V) characteristics as the ReRAM devices. It was found that water concentrations in organic solutions are able to control the anion deficiency of formed compound layers. Furthermore, the method of producing insulating layers with a high cumulative probability of bipolar-type I-V characteristics has been developed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

複合アニオン化合物を大気圧下で室温創製できる新しい合成方法の開発に成功した。有機溶液中で数Vの電圧印加の電気化学反応を用いた合成方法であり、生成する化合物中のアニオン欠損量を反応溶液の水分濃度で制御でき、生成層を絶縁膜に用いて抵抗変化型メモリ(ReRAM)デバイスを作製できることを見出した。
低消費エネルギーの次世代型メモリデバイスであるReRAMの製造工程では、高真空装置の駆動などで絶縁膜作製に多くのエネルギーが使われている。本研究の成果をReRAMの絶縁膜製造工程に応用すれば、製造時のエネルギー消費量を圧倒的に低減でき、持続可能な社会の実現に大きく貢献できる。

Report

(6 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Presentation (9 results)

  • [Presentation] 電気化学的酸化法で作製した窒素含有酸化タンタル/Ta構造:反応溶液中の水分濃度が生成層の化学状態に与える影響2022

    • Author(s)
      髙橋昌男,末木学,宮田直仁,茂庭昌弘
    • Organizer
      日本材料学会第71期学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 電気化学的酸化法で作製したオキシ窒化タンタル/Ta構造とその電気的特性2021

    • Author(s)
      髙橋昌男,笹嶋一輝,小山恭平,茂庭昌弘
    • Organizer
      日本材料学会第70期学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] フッ素ドープTiO2/Ti構造の室温創製と光触媒機能2021

    • Author(s)
      髙橋昌男,庄司奈々子
    • Organizer
      日本材料学会157回セラミック材料部門委員会 学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 電気化学的表面処理による鉄材料の表面改質2021

    • Author(s)
      山本倖平,藤田隆史,髙橋昌男
    • Organizer
      日本セラミックス協会 2021年年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] GaやTaを添加した酸化スズ薄膜の化学状態2021

    • Author(s)
      任イリュウ,高橋昌男
    • Organizer
      日本材料学会 セラミック材料部門委員会 学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 電気化学的酸化法によるオキシ窒化タンタル薄膜の室温創製2020

    • Author(s)
      高橋昌男,横山千香子
    • Organizer
      日本材料学会第69期学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 電気化学的酸化法によるオキシ窒化タンタル薄膜の室温創製2020

    • Author(s)
      高橋昌男、横山千香子
    • Organizer
      日本材料学会 第69期学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 電気化学的酸化膜形成法で作製した酸化チタン/チタン基板構造の色素分解特性2019

    • Author(s)
      高橋昌男、川崎貴嗣
    • Organizer
      日本材料学会 セラミック材料部門委員会 学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 電気化学的酸化法で形成した複合アニオン化合物層の生体親和性:ポスト溶液化学処理の効果2018

    • Author(s)
      高橋昌男、田村清高、白鳥綾菜
    • Organizer
      日本材料学会 セラミック材料部門委員会 学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2023-01-30  

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