高密度金属ナノドット磁性体の形成メカニズムの解明および新型メモリデバイスへの応用

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22760241
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 裴 艶麗 東北大学, 国際高等研究教育機構, 助教 (70451622)
• Keywords: 磁性金属ナノドット / 不揮発性メモリ / SAND方法

Research Abstract

本研究では、超高速・超省電力の金属ナノドット磁性体不揮発性メモリを提案し、研究を行う。このメモリは、磁場によってスピン方向を可変できる自由磁性体磁気ドットと固定磁性体層からなるMTJ(Magnetic Tunel Junction)が増幅素子として働くSOI・MOSトランジスタと融合した構造をしており、現在のフラッシュメモリの微細化限界を超えたナノメータ領域まで高速で安定に動作する不揮発性メモリの開発をしている。平成22年度は、自由金属ナノドット磁性体-コバルトナノドット(Co-ND)の形成を重点として展開していた。Co-NDは、我々開発したSAND(Self-Assembled Nanodots Depostion)を利用して形成した。この方法では、磁性金属チップと絶縁膜の複合ターゲットを同時スパッタする方法により、製膜方法である。今年度では、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜に埋め込んだコバルトナノドットを高密度的に形成し、物性分析をした。シリコン酸化膜に埋め込んだコバルトナノドットは周りの絶縁膜により、酸化され、弱い磁気特性が表れた。これに対して、シリコン窒化膜に埋め込んだコバルトナノドットを形成し、XPSの分析結果により、コバルトの酸化成分を抑えることが分かった。しかし、シリコン酸化膜に埋め込んだコバルトナノドットの磁気特性に比べて、大きな変化が見えられなかった。コバルトとシリコンを合金化して、コバルトシリサイドの形成ができてしまう可能性が考えられた。もっと強い磁気特性を得られるため、FePtなどほかの磁性ナノドットを探索して、研究を進めている。

Research Products

• [Journal Article] MOSFET Nonvolatile Memory with High-Density Cobalt Nanodots Floating Gate and HfO2 High-k Blocking Dielectric (2011)
  • Author(s): Yanli Pei, Chengkuan Yin, Toshiya Kojima, Ji-Cheol Bea, Hisashi Kino, Takafumi Fukushima, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • Journal Title: IEEE Transactions on Nanotechnology Volume: (未定 In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigation of Effects of Post-Deposition Annealing on Cobalt Nanodots Embedded in Silica for Nonvolatile Memory Application (2010)
  • Author(s): Yanli Pei, Toshiya Kojima, Tatsuro Hiraki, Takafumi Fukushima, Tetsu Tanaka, Mitsumasa Koyanagi
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. Volume: 49 Pages: 066503-1-066503-4
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Band Energy Engineered Metal Nanodots Nonvolatile Memory to Achieve Long Retention Characteristics (2010)
  • Author(s): Tatsuro Hiraki, Yanli Pei, Toshiya Kojima, Ji-Choel Bea, Hisashi Kino, Mitsumasa Koyanagi, Tetsu Tanaka
  • Organizer: The 2010 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 20100922-20100924
• [Presentation] Band Energy Engineering of Metal Nanodots for High Performance Nonvolatile Memory Application (2010)
  • Author(s): Y.Pei, T.Hiraki, T.Kojima, T.Fukushima, M.Koyanagi, T.Tanaka
  • Organizer: International Symposium on Technology Evolution for Silicon Nano-Electronics (ISTESNE)
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 20100602-20100605
• [Presentation] 縦型メタルナノドット不揮発性メモリに関する研究 (2010)
  • Author(s): 開達郎, 栗山祐介, 小島俊哉, Mariappan Murugesan, 裴艶麗, 木野久志, 裴志哲, 福島誉史, 小柳光正, 田中徹
  • Organizer: 応用物理学会2010年秋
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2010-09-17