次世代コンピューティング技術構築に向けた高速サブバンド間遷移不揮発メモリの開発
| Project/Area Number |
20H02214
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
永瀬 成範 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (80399500)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
|
|---|
| Keywords | 窒化物半導体 / 量子井戸 / トンネル現象 / 超高速情報処理 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
窒化ガリウム系共鳴トンネルダイオードでのサブバンド間遷移現象を用いることで、高速な不揮発メモリの実現を期待できる。しかし、この不揮発メモリの実現には、Siデバイスや他の不揮発メモリとの集積化を可能にする結晶成長技術やプロセス技術の確立が重要となる。本研究課題では、これらの技術の実現により、SRAMと同等な高速性を持つ不揮発メモリを実現するための基盤技術を構築し、将来の省エネルギー技術として期待されているノーマリ―オフコンピューティング技術の実現に貢献することを目的とする。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、窒化ガリウム系共鳴トンネルダイオード（GaN系RTD）でのサブバンド間遷移現象を用いることで、ピコ秒オーダー動作の高速な不揮発メモリを実現することを目指している。本研究課題では、この実現のために、（１）Siデバイスや他の不揮発メモリとのハイブリット集積化を可能にする結晶成長技術と（２）ナノメートルオーダーまでのメモリ微細化技術を確立することを予定している。令和3年度及び令和4年度は、（１）の結晶成長技術確立に向けて、令和2年度までに開発した窒素キャリアガスとTMInサーファクタントを用いたGaN/AlNヘテロ界面改善技術と、低温成長AlGaN層とAlN層を用いた歪緩和技術を用いることで、良質なGaN/AlN系RTDをSi(111)基板上に作製することを検討した。その結果、ピット状の結晶欠陥や貫通転位密度の少ないGaN/AlNヘテロ界面を形成することに成功し、ON/OFF比＞440、高速書き込み時間＜9 ns（装置時間分解能）などの良好な不揮発メモリ動作を、Si(111)基板上でも実現することに成功した。また、これらの成果を、2022年秋季応用物理学会学術講演会で発表した結果、第20回応用物理学会Poster Awardを受賞することに成功した。また、（２）の微細化技術の確立に向けて、EB描画とICPドライエッチングを用いた直径nmオーダーの微細メサ構造形成技術やSiNを用いた微細メサ構造埋め込み技術などのプロセス基盤技術を構築した。最終年度は、これらの結晶成長技術とプロセス技術を用いることで、Si(111)基板上に微細GaN/AlN系RTDを作製し、良好な不揮発メモリ動作の実現を目指す。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新型コロナウィルスの影響により、所属機関の方針による出勤制限があったために、令和４年度への繰り越しを行ったが、令和４年度中には、当初予定していた実験計画をほぼ遂行することができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度までに開発した結晶成長技術及び微細化技術を用いることで、更なる不揮発メモリ特性の改善を目指すとともに、次世代コンピューティング応用に向けた本不揮発メモリの設計指針や課題などを明らかにすることを予定している。
|
Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
