バンドエンジニアリングによる高機能性結晶酸化物型セレクタ材料の実現
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22K14485
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
畑山 祥吾 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, 産総研特別研究員 (50910501)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | セレクタ / 遷移金属 / 酸化物 / 非線形性 / カルコゲナイド / セレクタ材料 / 不揮発性メモリ |
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| Outline of Research at the Start |
セレクタとして実用化されているアモルファスカルコゲナイド(OTS)には耐熱性向上のため環境負荷の高いAsやSeが含まれており、動作電圧も大きい。そのため、As・Seフリーで高耐熱性と低動作電圧を兼ね備えた新規セレクタ材料が強く望まれている。
このような社会的要望に応えるべく、本研究では元素添加によるバンド構造制御を通じて結晶酸化物へのセレクタ機能付与の可否を調査する。安定な結晶酸化物を用いることでAsやSeを用いずとも高い耐熱性を実現し、作成条件の最適化により動作電圧の低減も期待できる。元素添加バンドエンジニアリングに関する学理を構築し、既存材を凌駕する結晶酸化物型セレクタ材料の実現を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目標である結晶酸化物型セレクタの実現に向けて、以下の知見・成果が得られた。
1.アモルファス材料であるものの広くセレクタとして使用されるGeTe6を標準材料として用いて、安定に動作させることが可能な二端子型デバイスの作製プロセスの確立および測定スキームの構築に成功した。作製したデバイスは10の9乗回のON/OFFスイッチが可能であり、セレクタ材料のスクリーニングを行う上で十分な性能を持つことが分かった。
2.遷移金属酸化物(TM-O)に対して、13-16族元素を第３元素として添加し、耐熱性の評価を行った。その結果、組成を最適化することで400℃までアモルファスが安定で、且つセレクタとして機能する材料を見出すことに成功した。本研究では結晶酸化物でのセレクタ実現を目指しているが、その根底には耐熱性の高いセレクタ材料を開発するという目的がある。当該材料はアモルファスであるものの、この目的に応え得る材料であり、本研究の目指す方向性から逸脱しないものである。
3.上記のTM-O+第3元素の組み合わせの内、いくつかの酸化物は500-600℃の熱処理で相分離せずに結晶化することを見出すことに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究開始の初年度にも関わらず、デバイスの設計・プロセス確立・測定スキームの最適化が完了しており、加えてセレクタになるポテンシャルを秘めた候補材料も見出しつつある。これらを加味し、おおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
熱処理によって結晶化することが分かったTM-O+第3元素の材料に関してデバイスの評価を行う。本年度とは異なり、デバイスを作製した後に熱処理を施して結晶化させる計画である。デバイスそのものが熱処理に耐えられるのかどうかも含めて詳細な調査を行い、本研究で提案する結晶酸化物型セレクタが既存材料を置き換えるのに資するかどうかの研究を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
