| Project/Area Number |
22K20474
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0401:Materials engineering, chemical engineering, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
SHUANG YI 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (10962144)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 相変化材料 / 相変化メモリ / 窒化物 / 不揮発性メモリ / アモルファス相 / 結晶相 / 不揮発メモリ / CrN |
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| Outline of Research at the Start |
次世代不揮発性メモリとして相変化メモリ(PCRAM)が注目されている。現在、相変化材料にはGe-Sb-Te化合物(GST)が実用されているが、将来に向けては、PCRAMの高温環境利用や更なる微細化、省動作エネルギー化が強く望まれている。但し、GSTアモルファス化には材料を融解しなければならず、動作エネルギー（熱エネルギー）がどうしても高くなってしまうという本質的な材料的問題を抱えている。本研究では、世界に先駆けて、アモルファス相を介さない相変化により大きな抵抗変化を示す窒化物系を提案し、その相変化メカニズムを究明し、窒化物相変化メモリの実現を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In the case of the conventional Ge-Sb-Te (GST) amorphous/crystalline phase transition, the low thermal stability of the amorphous phase requires a significant amount of energy to melt the material. However, in this study, CrN proposed can achieve ultra-low energy operation without going through the amorphous phase, and the realization of PCRAM with greatly reduced energy consumption is highly anticipated. In this study, we investigated the phase transition behavior of CrN, fabricated CrN devices, and evaluated them. Measurement results show that CrN phase change devices achieve operating speeds approximately 10 ns faster and a reduction in energy consumption by an order of magnitude compared with GST. Additionally, the drift of memory devices is small, and the rewriting performance is excellent.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究の新しい窒化物系の相変化材料を探究することで、従来のカルコゲナイド系相変化材料の枠を拡大することが可能になる。本研究の達成により、電子デバイスの飛躍的な高性能化や、次世代高速大容量不揮発性メモリを要する人工知能分野への応用も大いに期待される。
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