2010 Fiscal Year Annual Research Report
強相関遷移金属酸化物の酸素欠陥による電子物性変化と電場制御に関する研究
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22360280
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
澤 彰仁 独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 研究グループ長 (10357171)
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| Keywords | 表面・界面物性 / 強相関エレクトロニクス / セラミックス |
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| Research Abstract |
強相関酸化物を金属電極で挟んだキャパシタンス型2端子素子に、電場を印加すると抵抗が可逆・不揮発に数けた変化する抵抗スイッチング現象が発現することが発見され、この現象を利用した不揮発性メモリ(ReRAM)が次世代メモリとして注目さている。その現象の発現機構として、界面における酸素欠陥の生成とその密度変化が関与していることが分かってきたが、発現機構の詳細を解明するためには酸素欠陥量の変化が界面の電子状態に与える効果を理解する必要がある。そこで、強相関酸化物解明の界面バンド構造を理解するため、強相関酸化物/酸化物半導体の接合構造を作製し、光吸収測定によるバンドギャップの評価、p-n接合のC-V測定による仕事関数の評価を行った。その結果、強相関酸化物の界面バンド構造は通常の半導体モデルで理解できることが分かった。また、酸素欠損量を変化させた金属/強相関酸化物の接合についても同様の評価を行った結果、酸素欠陥の生成により強相関酸化物のバンドギャップが変化し、界面に形成されたポテンシャルバリアの厚さが変化することが分かった。さらに、強相関酸化物の輸送特性を電場制御する新しい手法の開拓に着手し、強誘電分極の反転を利用することで同様な不揮発性抵抗スイッチング現象を強相関酸化物に誘起できる可能性を見出した。強相関酸化物をチャンネルとする3端子素子の開発では、ゲート電圧印加による静電的なキャリアドーピングと電気化学的な酸素欠陥の生成、移動の2つの現象が存在することを確認し、双方とも強相関酸化物のキャリア量を変化させる効果がることが分かった。後者は、2端子素子と同様に、強相関酸化物チャンネルに不可逆な抵抗変化を誘起できることが分かった。
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