2015 Fiscal Year Annual Research Report
ＴＥＭ－ＳＴＭその場計測による抵抗変化メモリの動作機構解明
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25420279
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
有田 正志 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (20222755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 庸夫 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (90374610)
末岡 和久 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (60250479)
柴山 環樹 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10241564)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 抵抗変化メモリ / 電子顕微鏡 / 電子・電気材料 / 電子デバイス・機器 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メモリ応用を念頭において抵抗変化メモリ（ReRAM）の研究が広く行われている．電子顕微鏡（TEM，SEM）による動作機構評価も行われているが，未だに不明な点が多い．本研究ではその場TEM法により抵抗変化時の構造変化を動的に直視・分析し，動作機構を明らかする．H27年度には，導電フィラメント型ReRAM（CBRAM）を対象とした総括的研究を行い，その結果を論文および国内外の会議にて発表した．
① CBRAMフィラメントの振舞い（Cu/MoOx）：低抵抗化（Set），高抵抗化（Reset）におけるCuフィラメントの形成/消失には電流が関係している．このとき大幅なフィラメント形状変化は必要なく，微小な変化で十分であり，スイッチ層の多層化が有効である．この形成/消失機構は，スイッチ層中のCu量，フィラメント形状に依り２つのタイプに分類され，これは抵抗スイッチ履歴による．② デバイス劣化機構の調査（Cu/WOx）：加速試験をTEM内で行ったところ，フィラメント以外の場所でもCuの移動が生じてデバイス劣化を引き起こすことが判明した．電流制御が重要である．③ 二層型ReRAM（Cu/MoOx/AlOx）の評価：低抵抗化に伴いフィラメントが形成されるが，MoOxとAlOxではその太さが異なり，これが安定した急峻な抵抗スイッチを実現すると予想される．④ 平面型ReRAM（Cu/WOx/Cu）：Cuフィラメントの成長過程を明瞭に観察できた．電気化学的考察による「フィラメントモデル」を支持する結果を得た．⑤：TaOx, Cu/ MoOx系ReRAMのアナログ動作：なだらかな電流-電圧特性を示すReset側操作を用いてアナログ的な動作の可能性を示した．Set側での動作には，適切な電流制御のVerify操作が有効であった．これは今後のTEMによるReRAMニューロンの研究に有益な結果である．
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[Presentation] Analog memory operation of resistance change memory with MOSFET for brain-like LSIs2015
Author(s)
H. Ando, K. Tomizaki, T. Tohara, T. Morie, T. Hiroi, A. Nakane, R. Katsumura, A. Fukuchi, M. Arita, Y. Takahashi, S. Samukawa
Organizer
Twelfth Internat. Conf. on Flow Dynamics (ICFD 2015)
Place of Presentation
Sendai Internat. Cent., Sendai
Year and Date
2015-10-28
Int'l Joint Research
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