2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26630141
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
高橋 庸夫 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (90374610)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有田 正志 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (20222755)
森江 隆 九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 教授 (20294530)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 抵抗変化メモリ / 多値メモリ / 不揮発性機能デバイス / ニューラル素子 / 電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超省電力で冗長性を有する集積化論理回路の構築を目指して、抵抗変化メモリ（ReRAM）の新たな機能応用が可能な、3端子構成の新型不揮発性機能デバイスを提案し、これを実現することを目指して、制御端子による抵抗変化の可能性について、その動作原理の実験的確認から見通しを得た。
ReRAM材料としてMoOx/Cuを用いて、研究分担者である九州工業大学の森江教授の協力を得て、ReRAMの下層に電流制限用のMOSFETを埋め込んだ構造を実現し、アナログメモリとしての動作を示すことを示した。特に、アナログ値の書き込みについては、MOSFETのゲート電圧を制御することで、安定に書き込め、抵抗値をアナログ的に書き換えられることを示すことに成功した。
3端子素子化を目指した検討では、動作原理の確認も平行して進めることが不可欠なことから、透過型電子顕微鏡（TEM）内でReRAMを動作させて電気特性と構造変化の対応を取るTEMその場観察法の準備をした。16端子の測定端子が実現され、このような多端子の特性評価が可能なTEMその場観察システムは世界中で唯一である。まずは、TEM内でMoOx/Cuを用いて検討を行ったが、安定性が悪く、初期の3端子価の検討用には適さないと判断し、ReRAM材料をWOx/Cuに変えて検討した。実際に、TEM内で、I-V特性評価が可能なことを確認すると同時に、抵抗変化メモリに対応するヒステリシス特性を取得した。加えて、Cuフィラメントの成長を確認し、電圧の印加方向に応じて、移動していることを、実際の観察で明確にした。この結果は、推論ではなく、直接観察から得られたものであることが重要である。すなわち、Cu原子がイオン化して、負極側に移動することが確認できた。その移動機構から、制御ゲートが機能する可能性を示し、３端子化に見通しを得た。
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[Presentation] Analog Memory Operation of Resistance Change Memory with MOSFET for Brain-like LSIs2015
Author(s)
Hideyuki Ando, Kazumasa Tomizaki, Takashi Tohara, Takashi Morie, Takahiro Hiroi, Akitoshi Nakane, Reon Katsumura, Atsushi Fukuchi, Masashi Arita, Yasuo Takahashi, and Seiji Samukawa
Organizer
Twelfth International Conference on Flow Dynamics
Place of Presentation
Sendai International Center, Sendai
Year and Date
2015-10-28
Int'l Joint Research
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