2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of d-electron based phase change chalcogenide for next generation non-volatile memory
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18H02053
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
須藤 祐司 東北大学, 工学研究科, 教授 (80375196)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齊藤 雄太 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, 主任研究員 (50738052)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 相変化メモリ / 不揮発性メモリ / 結晶化 / アモルファス化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒素（Ｎ）添加型Ｃｒ２Ｇｅ２Ｔｅ６（ＮＣｒＧＴ）およびＭｎＴｅ材料の相変化メカニズムを調査し、以下の知見を得た。
（１）Ｎ周りの局所構造：アモルファスＮＣｒＧＴ中のＮ周りの局所構造評価から、ＮはＣｒおよびＧｅと結合していることが分かった。この結合が高温まで維持されることによりアモルファス相の耐熱性が向上することが示唆された。また、ＣｒＧＴアモルファス中には、Ｃｒナノクラスターの存在が報告されているが、Ｎ添加によりＣｒナノクラスターの形成が抑制されることが分かった。このＣｒナノクラスター形成の抑制によりアモルファス相の抵抗が無添加材に比べて高くなることが示唆された。また、結晶ＮＣｒＧＴ中においては、ＮはＴｅサイトを置換することが分かった。
（２）電極界面伝導：ＮＣｒＧＴは相変化に伴いバルク抵抗変化を殆ど示さない一方で、メモリ素子では二桁以上の抵抗変化が得られる。これは、電極界面伝導がＮＣｒＧＴの相変化によって変化することを意味する。メモリ素子の電流－電圧特性から、アモルファス相ではショットキー伝導、結晶相はオーミック伝導を示すことが分かった。また、この変化は、相変化に伴いバルク自体の電気伝導メカニズムがバンド伝導（アモルファス）からホッピング伝導（結晶）に変化することに起因することが明らかとなった。
（３）ＭｎＴｅの多形転移：昨年度、アモルファス相を介さない多形転移型ＭｎＴｅ材料を見出した。メモリ素子内での相転移挙動を明らかにするため、ＭｎＴｅ薄膜上にタングステン電極層を積層させたサンプルを用い、その温度上昇に伴う多形転移挙動を透過電子顕微鏡により調査した。その結果、多形転移は電極界面から徐々に生じていることが分かった。特に、ウルツ鉱型のβ相からＮｉＡｓ型のα相への多形転移は、ｐｕｃｋｅｒｉｎｇとｂｕｃｋｌｉｎｇ の二種類の変位型相転移により進行していることが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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