2019 Fiscal Year Annual Research Report
高配向２次元転位網メモリスタによる高機能シナプティックプラットフォームの開発
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17H03236
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
酒井 朗 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20314031)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | メモリスタ / シナプス / 酸化物 / 酸素空孔 / 薄膜 / レーザー蒸着 / 転位 / 透過電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、レーザー蒸着法を用いてTiO2基板上に還元されたホモエピタキシャルTiO2（TiO2-x）薄膜を形成し、それを電気伝導層として作製した4端子平面型メモリスタ素子の電気的特性を検証した。本メモリスタ素子は、従来の熱還元処理TiO2-xバルク単結晶基板上素子に比べて、抵抗比10倍以上、繰り返し耐性40倍以上の優れた基礎的物性を有することが分かっており、本年度はそのシナプス素子基盤（シナプティックプラットフォーム）としての機能を実証した。特に、4端子素子における2対の対向2端子への種々の電圧印加により端子間の酸素空孔（ドーパント）分布を2次元的に制御し、脳神経回路網におけるホモシナプスおよびヘテロシナプス機能を実装した。それによって、生体神経細胞の機能を模した学習・忘却動作やスパイクタイミング依存可塑性等を実現すると同時に、それらの効率をも変調しうる高次脳機能を単独メモリスタ素子内で発現させることに成功した。
また、昨年度から新たに着手したアモルファスメモリスタ材料GaOxについては、電極材料種も含めてメモリスタ素子構造の最適化を図った。Pt-上部電極/GaOx/ITO-下部電極素子に対する電流-電圧計測ではヒステリシスループが確認され、より高性能で、集積化に対応できるシナプティックプラットフォームへの応用に活路を見出した。さらに本系では、格子欠陥起因の抵抗遷移メカニズムの解明にあたり、透過型電子顕微鏡（TEM）によるオペランド観察に向けた取り組みも実施した。微細Au電極付TEMグリッド上へのアモルファスGaOx薄膜の直接レーザー蒸着法により4端子素子を構成し、TEM外環境下の4端子電気伝導測定では、膜厚依存のメモリスタ挙動を確認した。これにより、アモルファスGaOxに対する酸素空孔分布イメージング解析の糸口を掴むことができた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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