2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Molecular Architectonics: Orchestration of Single Molecules for Novel Function |
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| Project/Area Number |
25110009
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
浅井 美博 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センター, 研究センター長 (20192461)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 剛英 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センター, 副研究センター長 (10212242)
中村 恒夫 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センター, 主任研究員 (30345095)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 非平衡量子伝導理論 / 電流ノイズ / ショット・ノイズ / 熱雑音 / 非弾性散乱効果 / 電子・フォノン結合 / メモリスタ / 抵抗変化型ＲＡＭ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度（平成２５年度）に実施した本課題研究において、電流に現れるノイズ（雑音）、特に電子の量子力学的な粒子性に由来するショット・ノイズと温度に由来する熱雑音（ジョンソンーナイキスト・ノイズ）に対する電子・フォノン散乱とフォノン流の影響を取り入れる為の理論定式化研究を行った。本年度は導出された理論式に基づき、それを拡張スー・シュリーファー・ヒーガーに適用し、ノイズの電圧依存性を計算する為に必要な数値計算プログラムを作成・調整した。それを用いてモデル・パラメータ空間の全般に及ぶ網羅的な数値計算研究を実施し、その結果を解析・分析した。電子・フォノン相互作用が存在する時にはノイズの電圧依存性に電子・フォノン非弾性散乱に由来する補正がキンク構造の形で現れるが、網羅的な研究の結果、ノイズに対する補正と伝導度に対する補正の間に関係が生じ、それが電子ダイナミクスに強く依存している事を理論的に見出した。
一方、メモリに関しては、既に実験的に実績のあるが機構解明が行われていないハフニウム酸化物をチャネル材としたメモリスタ・抵抗変化型ＲＡＭメモリセルにターゲットを定め直し、動作安定性を含めたメモリ動作機能とキャリア経路となる酸素欠陥構造モデルの間の構造機能相関を解明する為の研究を第一原理計算を駆使して実施した。酸素欠陥モデルとして欠陥サイトから離れた酸素原子が（２）離脱（３）界面に残留（４）電極内に残留 の３つの構造モデルを考慮し、チャネル材と電極材の間へのバッファー層挿入の可能性も検討した。また酸素欠陥濃度とメモリ・オン／オフ比性能の相関も幾つかの構造モデルに対して調べた。
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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
概ね計画通り、研究は順調に進展している。ノイズの研究に関しては電子ダイナミクスとの相関に関する知見を既に得てしまったので、陽にパワースペクトルを計算する必要が無くなった。目標を既に達してしまったので、この部分の計画を変更・削除する。メモリに関しも、研究対象材料を未開拓の有機物質、有機・無機ハイブリッド物質から実績のあるハフニウム酸化物に置き換えた以外は、順調に進展している。この置き換えにより、実験による新たな検証を待つ必要がなくなり、現実的な材料を土台として構造機能相関の革新に迫る事が短期間で可能となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ノイズに関しては、得られた研究成果を早く公表し、世界中の先端的な計測実験研究を行っている研究グループに、その結果の検証を促す必要がある。早期に学術雑誌における公表を目指す。メモリに関しては、物質・材料組成、構造モデルに関する検討を更に広く行い、その結果の解析・分析を継続的に行っていく。
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