2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24310107
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
長谷川 剛 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (50354345)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ナノデバイス / 原子スイッチ / ニューロン |
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| Research Abstract |
本研究では、原子移動型素子を用いたニューロン動作の実現とそのメカニズム解明を目指している。ニューロンの特徴的な動作のひとつに、出力を変えずに入力情報を蓄積し、一定の条件に達した時点で初めて出力する機能がある。この「発火」現象を単体素子で自律的に再現することが、本研究の目標の一つであり、イオン伝導体中における金属イオン分布を制御することでこれを実現しようとしている。
平成２５年度は、入力情報の内部蓄積メカニズムの検証を進めるため、イオン伝導体中を拡散した金属イオンによってイオン伝導体の伝導度がどのように変化するのかを実時間観察可能な素子構造と測定手法の開発を行った。具体的には、伝導性カンチレバーを搭載した原子間力顕微鏡に対して伝導度の測定が可能な複数の測定系を新たに設け、ピコアンペアオーダーの微小電流からマイクロアンペア程度の比較的大きな電流までを同一のセットアップで測定可能とした。これにより、発火以前の状態と発火後の状態を高感度で測定できることとなった。素子構造作製では、発火状態の実時間観察を可能とするため、金属イオンの供給源となる活性電極を下部電極とし、その上にイオン伝導体層を形成、さらに不活性電極を上部電極として形成するプロセスを開発した。その結果、金属イオンを上部電極側に送り込むことによって、上部電極近傍に伝導度の高い領域が出現する様子を確認することができた。この現象は、発火に至る準備段階の現象と考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
単体素子によるニューロン動作の実現に向けて、特徴的な動作をパーツとして再現することに成功している。動作メカニズムの解明に必要な電圧印加型ＴＥＭ観察ホルダーなどの要素技術の開発もほぼ予定通り進んでいる。最終年度において、目標を達成することは十分に可能であると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２４年度、同２５年度とほぼ計画通りに研究が進んだ。最終年度となる平成２６年度も、当初計画の通り、これまでに得られた知見を基に、一連のニューロン動作の実現とその動作メカニズムに詳細解明を目指した研究を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成２５年度の研究において、ニューロン動作を示唆するデータが得られた。最終年度において最終目標を達成するためには、当該測定に研究補助員を充てることが極めて有効であると判断した。それに必要となる予算を最終年度に繰り越した。
研究補助員の人件費として用いる。
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