2017 Fiscal Year Annual Research Report
Conductance quantization in oxide thin films used for resistive switching memory and its application to multi-level data storage
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15K06435
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
塩田 忠 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (40343165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
篠崎 和夫 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (00196388)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 抵抗変化型メモリ / 量子化伝導 / 酸化物薄膜 / 多値化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、量子化伝導を利用した多値化抵抗変化型メモリ(ReRAM)の実現を目指し、再現性良く安定な量子化伝導を示すReRAM用の酸化物薄膜作製とその伝導特性の解明を目的とした。
本年度では、Si基板の半導体特性ならびに基板とY2O3添加ZrO2(YSZ)薄膜界面に存在する数nm厚のSiO2層の影響を排除し、YSZ薄膜自身の伝導度が量子化単位の半整数倍を示すことを明らかにした。それらの知見に基づき、デバイス応用では重要と考えられるSi基板上のYSZ薄膜の量子化伝導特性の解析法を検討し、Si基板上のYSZ薄膜の量子化伝導特性を明らかにした。
以上を含め、研究期間全体では以下のような成果が得られた。Pt被覆Si基板上に製膜したTaOx薄膜を用いた金属フィラメント型ReRAM素子において量子化伝導を確認し、その特性に薄膜の微構造が影響する、すなわち、ナノポーラス構造のときに量子化伝導の発現頻度が最も高いことを明らかにした。また、Si基板上に製膜したYSZ薄膜を用いた酸素空孔フィラメント型ReRAM素子が、良好な抵抗スイッチング特性を示すと共に、量子化伝導が発現することを明らかにした。Siテクノロジーとの適合性が良いと考えられるこの系について、抵抗スイッチング特性と量子化伝導特性の詳細をさらに調査し、基板と薄膜界面の極薄SiO2層の影響は殆ど無くYSZ薄膜自身が抵抗スイッチングと量子化伝導を示す、Y2O3を8mol%添加したYSZエピタキシャル（単結晶様）薄膜が最も良い抵抗スイッチング特性を示し量子化伝導の発現頻度も最も高い、YSZ薄膜の伝導度は量子化単位の半整数倍を示す、膜厚が60nm程度まであれば量子化伝導特性に膜厚は大きく影響しない、など量子化伝導を利用した多値化ReRAM用酸化物薄膜の設計と作製に有用と考えられる知見を得た。
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