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酸化物シナプス素子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 08650374
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関信州大学

研究代表者

深海 龍夫  信州大学, 工学部, 教授 (90021005)

研究分担者 柄沢 潤一  信州大学, 工学部, 助手 (00262692)
研究期間 (年度) 1996 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
800千円 (直接経費: 800千円)
1998年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
1997年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
キーワードシナプス / ニューラルネット / アナログメモリ / ペロブスカイト / 酸素空位 / ルチル / 熱刺激電流 / 異常電流 / チタン酸ストロンチウム / 二酸化チタン / 伝導度変調 / 酸素欠陥 / 劣化
研究概要

ニッケルをドープしたチタン酸バリウム・ストロンチウムセラミックではイオン価数を補償するために酸素空位の形成されることが知られている。まず、このようなセラミックで電界を印加したときの酸素空位の挙動について解明した。熱刺激電流の測定から、約0.9eVの活性化エネルギーをもって結晶をホッピング伝導することを明らかとし、その結果、120℃以上でかつ0.6kV/mm以上の電界の印加によって伝導電流が印加時間とともに増加する現象のあることを示した。
伝導度が増加する現象は、連続的であり、また、印加電圧を取り去った後でも残留しているため、アナログメモリーとしても特性を有する。このような現象の存在する理由は、初期状態においてアクセプタとしてのニッケルイオンとドナーとしての酸素空位が平衡していたものが、酸素空位が陰極側へ移動した結果、陰極前面に酸素空位が高密度に蓄積しn型伝導体となり、一方では酸素空位が移動した後はニッケル過剰となってp型伝導体となる。しかも、n側が陰極となる極性はpn接合を順方向バイアスした状態であり、伝導電流を流れやすくしている。このようなpn接合の存在は微小信号を印加したときの電流・電圧特性の非線形性から裏付けられた。
最後に、このような記憶特性がアナログニューロコンピュータのシナプス素子として動作するという原理的な確認を行った。コンパレータとして動作する演算増幅器を細胞体と見立て、鉄をドープしたルチルセラミックをシナプス素子とし、一定のインパルス印加後に学習効果によって出力が現れることを確認した。しかしながら、現段階では原理的な確認の域に止まり、今後さらに実用的なものを目指すには薄膜化が必要なこと、また、書き込み時に室温より高い温度が必要で、そのために赤外線の同時照射などの技術の開発も要請されることがわかった。

報告書

(4件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (24件)

  • [文献書誌] T.Fukami et.al: "Direct Current Electrical Degradation of Iron-Doped Titanate Ceramics" J.Mater,Res.,. 13,7. 1761-1764 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fukami et.al: "X-Ray Photoemission Spectroscopy (XPS) and Thermally Stimulated Current (TSC) Studies on the Resistance Degradation" J.Am.Ceram.Soc.81,1. 260-262 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fukami et.al: "Dielectric and Conduction Properties in Nickel Dopecl Bariam Strontium Titanate Cernmicy" Jpn.J.Appl.Phys.37,6A. 3370-3373 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 深海龍夫 他: "Feをドープしたルチルセラミックスの異常電流およびシナプス素子への応用" 電子情報通信学会電子部品・材料研究会技術報告. CPM97-123. 21-28 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fukami et.al: "Amomalous Carrent Rise and Electrochemical Reduction in Fe_2O_3-TiO_2 Ceramics" J.Electrochem.Soc.145,5. 1592-1598 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fukami et.al.: "Direct Current Degradation of Iron-Doped Titanate Ceramics" J.Mater Res. 13,7. 1761-1764 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fukami et.al.: "X-Ray Photoemission Spectroscopy (XPS) and Thermally Stimulated Current (TSC) Studies on the Resistance Degradation" J.Am.Ceram.Soc.81,1. 260-262 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fukami et.al.: "Dielectric and Conduction Properties in Nickel Doped Barium Strantium Titanate Ceramics" Jpn.J.Appl.Phys.37,6A. 3370-3373 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fukami et.al.: "Anomalous Current in FeiTiO_2 Ceramics and Its Application to Synapse Devices" Technical Report of IEICE. CPM97-123. 21-28 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fukami et.al.: "Anomalous Current Rise and Electrochemical Reduction in Fe_2O_3-TiO_2 Ceramics" J.Electrochem.Soc.145,5. 1592-1598 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fukami et.al: "Direct Current Electrical Degradation of Iron Dcped Titanate Ceramic" J.Mater, Res.13,7. 1761-1764 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Fukami et.al: "X-Ray Pnatcemission Spectroscopy(XPS) and Thermally Stimulated Current (TSC) Studies on the Resistance Degradation" J.Am. Ceram. Soc.81,1. 260-262 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Fukami et.al: "Dielectric and Conduction Prcperties in Nickel Depecl Barium Strontium Titanate Ceramicy" Jpn.J. Appl. Phys.37,6A. 3370-3373 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 深海龍夫 他: "Feをドープしたルチルセラミックの異常電流およびシナプス素子への応用" 電子情報通信学会電子部品・材料研究会技術報告. CPM97-123. 21-28 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Fukami et.al: "Amomalous Current Rise and Electrochmical Reduction in Fe_<>O_<>-TiO- Ceramics" J.Electrochem. Soc.145,5. 1592-1598 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] J.Sheng, J.Karasawa, T.Fukami: "Thickness dependence of Photocatalytic activity of anatase film" J.Material Science Letters. 16. 1709-1711 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] J.Sheng, T.Fukami, J.Karasawa: "xps and Tsc studies on the resistance Degradation of Iron-doped Titania ceramics" J.Amer,ceram.Soc.81[1](予定accepted). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] J.Sheng, T.Fukami, J.Karasawa: "Anomalous current Rise and Electrochemical Reduction in Fe_2O_3-TiO_2 ceramics" J.Electrochemical Soc.(予定accepted). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 深海、盛、柄沢: "Feをドープしたルチルセラミックスの異常電流およびシナプスへの応用" 電子情報通信学会 電子部品・材料研究会技術報告. CPM97-119. 21-28 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] M.Hafid et al: "Thermostimulated Current, Dielectric and EPR Studies of the Paraelectri Phase of Ni-Doped Barium Strontium Titanete Ceramics" Ferroelectrics. Vol.186. 173-176 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] J.Sheng et al: "Integrated TiO_2:Pt/ZnCr_2O_4 Thin Film Oxygen Sensor" Technical Digest of the 14th Sensor Symposium. 249-252 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] J.Karasawa et al: "Localized Polarization in Strontium Titanete Single Crystal" Japanese Journal of Applid Physics. Vol.35. 5129-5131 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] J.Sheng et al: "Investigation of Platinum-Doped TiO_2 Film λ-Sensor" Sensor and Materials. Vol.9. 97-106 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] J.Sheng et al: "Platinum-Doped Titanium Oxide Film λ-Sensor Integrated with Temperature Compensated Thermistor" Sensor and Actuator. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2017-10-11  

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