2014 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 | ナノ電子デバイス / 原子スイッチ / ニューロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。加えて、ニューロン動作の特徴として、「発火」現象が終息する「自己減衰」現象がある。
平成２５年度までに「発火」を実現するための諸条件について実験と考察を進めて来た。このため、最終年度である平成２６年度は、発火後の自己減衰を実現するための条件に関して実験と考察をおもに進めた。原子移動型素子では、「発火」によって伝導フィラメントが形成される。本研究では、伝導フィラメント自身に流れる電流によって発生するジュール熱を「自己減衰」に利用する。形成される伝導フィラメントが細いほど、ジュール熱による伝導フィラメント崩壊は確実に起こる。この点に着目し、固体電解質電極から供給する金属イオンの数を制限することで、細いフィラメントしか形成されない手法の開発を行った。その結果、100ナノメートル直径、膜厚20ナノメートル程度の固体電解質電極を用いることで、供給される金属イオンの数を数百個以内に制限できることを実験的に明らかにした。また、ニューロン動作に用いる電圧に依存して、その数をさらに少なくできる目処も得た。
本研究では、ニューロン動作における３つの主要動作である「入力信号の蓄積」と「発火」、ならびに、「自己減衰」を要素技術として確立することが出来た。今後、素子作製プロセス開発を進めることで、ニューロン動作素子とシナプス素子との結合、そのネットワーク化へと研究を進展させて行く予定である。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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