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次世代微細PCRAMに向けた相変化材料/電極間の接触界面抵抗に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H04113
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属物性・材料
研究機関東北大学

研究代表者

須藤 祐司  東北大学, 工学研究科, 准教授 (80375196)

連携研究者 小池 淳一  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (10261588)
安藤 大輔  東北大学, 大学院工学研究科, 助教 (50615820)
小林 啓介 (齊藤 雄太)  高知工科大学, 総合研究所, 客員教授 (50372149)
研究協力者 SONG Yun-Heub  
進藤 怜史  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2015年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
キーワード相変化メモリ / 不揮発性メモリ / アモルファス / 結晶 / 接触抵抗 / 表面・界面物性 / 電子・電気材料 / 金属物性 / 電極材料 / 結晶化
研究成果の概要

相変化メモリの大容量化には相変化材料(PCM)/電極構造の微細化がカギとなるが、微細メモリセル抵抗はPCM/電極間の接触抵抗に支配される。本研究では、PCMの接触抵抗率を評価すると共に、次世代メモリの創成を試みた。その結果、アモルファスCu2GeTe3/電極はショットキー伝導を示し界面伝導に支配される事が分かった。また、耐熱性に優れる新PCMとしてCr2Ge2Te6を見出した。Cr2Ge2Te6は通常とは逆に、結晶抵抗率がアモルファス抵抗率よりも高い。更に、その抵抗率差は一桁であるが、接触抵抗率差は二桁を示すためメモリへの適用が可能であり、また、動作エネルギーを大幅に低減できる事が分かった。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 10件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Hanyang University(韓国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Hanyang University(韓国)

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Hanyang University(韓国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Inverse Resistance Change Cr2Ge2Te6-Based PCRAM Enabling Ultralow-Energy Amorphization2018

    • 著者名/発表者名
      Shogo Hatayama, Yuji Sutou, Satoshi Shindo, Yuta Saito, Yun-Heub Song, Daisuke Ando, and Junichi Koike
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 10 号: 3 ページ: 2725-2734

    • DOI

      10.1021/acsami.7b16755

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation of bias polarity dependence of set operation in GeCu2Te3 phase change memory2018

    • 著者名/発表者名
      J.S. An, K.J. Kim, C.M. Choi, S. Shindo, Y. Sutou, Y.H. Song
    • 雑誌名

      Electronics Letters

      巻: 54 号: 6 ページ: 350-351

    • DOI

      10.1049/el.2017.3902

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electronic Structure of Transition-Metal Based Cu2GeTe3 Phase Change Material: Revealing the Key Role of Cu d Electrons2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Saito, Y. Sutou, P.Fons, S. Shindo, X. Kozina, J.M. Skelton, A.V. Kolovov, K. Kobayashi
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 29 号: 17 ページ: 7440-7449

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.7b02436

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Molybdenum oxide-base phase change resistive switching material2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ogawa, S. Shindo, Y. Sutou, J. Koike
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 111 号: 16 ページ: 163105-163105

    • DOI

      10.1063/1.5000410

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inverse resistance change behavior of Cr2Ge2Te6 phase change material2017

    • 著者名/発表者名
      S. Hatayama, Y. Sutou, S. Shindo, Y. Saito, Y.H. Song, D. Ando, J. Koike
    • 雑誌名

      Proceedings of Eropean Phase Change and Ovonic Symposium

      巻: 1 ページ: 174-175

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Phase chaneg behaviro of N-doped Cr-Ge-Te film2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shunag, S. Hatayama, S. Shindo, D. Ando, Y. Sutou, J. Koike
    • 雑誌名

      Proceedings of European Phase Change and Ovonic Symposium

      巻: 1 ページ: 176-177

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Interfaical properties of electrdes/GeCu2Te3 phase change material2017

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y. Sutou, J. Koike, J.S. An, Y.H. Song, Y. Saito, P. Fons, K. Kobayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 29th symposium on Phase Change Oriented Science

      巻: 1 ページ: 33-34

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Inverse resistance switching behavior of Cr2Ge2Te6-based PCRAM2017

    • 著者名/発表者名
      S. Hatayama, Y. Sutou, S. Shindo, Y. Saito, Y.H. Song, D. Ando, J. Koike
    • 雑誌名

      Proceedings of the 29th symposium on Phase Change Oriented Science

      巻: 1 ページ: 35-36

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of nitrogen doping on the properties of Cr-Ge-Te ternary compound film2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shuang, S. Hatayama, S. Shindo, D. Ando, Y. Sutou, J. Koike
    • 雑誌名

      Proceedings of the 29th symposium on Phase Change Oriented Science

      巻: 1 ページ: 55-56

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of surface cleaning on contact resistivity of amorphous GeCu2Te3 to a W electrode2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y. Sutou, J. Koike, Y. Saito and Y.-H. Song
    • 雑誌名

      MRS advances

      巻: 1 号: 39 ページ: 2731-2736

    • DOI

      10.1557/adv.2016.310

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Resistance contrast of GeCu2Te3 phase change memeory cell2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y.Sutou, J. Koike, Y. Saito, J.S. An, Y.H. Song
    • 雑誌名

      European/Phase Change and Ovonics Symposium (E/PCOS2016) Proceedings

      巻: 1 ページ: 195-196

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A study on phase transition behaviors of GeCu2Te3 phase change material for PCRAM application2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Sutou, S. Shindo, Y. Saito, J. Koike, H.Y. Song
    • 雑誌名

      Proceedings of the 28th Symposium on Phase Change Oriented Science (PCOS2016)

      巻: 1 ページ: 52-55

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Switching behavior of GeCu2Te3 phase change memory cell2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y.Sutou, J. Koike, Y. Saito, J.S. An, Y.H. Song
    • 雑誌名

      Proceedings of the 28th Symposium on Phase Change Oriented Science (PCOS2016)

      巻: 1 ページ: 69-70

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The doping effect of V, Cr and Ni on the crystallization behavior of GeTe amorphous film2016

    • 著者名/発表者名
      S. Hatayama, M. Shimoda, S. SHindo, Y. Sutou, J. Koike
    • 雑誌名

      European/Phase Change and Ovonics Symposium (E/PCOS2016) Proceedings

      巻: 1 ページ: 199-200

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phase change behaviors of Cr-Ge-Te compound thin film2016

    • 著者名/発表者名
      S. Hatayama, S. SHindo, Y. Sutou, J. Koike
    • 雑誌名

      Proceedings of the 28th Symposium on Phase Change Oriented Science (PCOS2016)

      巻: 1 ページ: 71-72

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of contact resistance on memory window in phase-change random access memory (PCRAM)2016

    • 著者名/発表者名
      J.S. An, C.M. Choi, S. Shindo, Y. Sutou, Y.W. Kwon, Y.H. Song
    • 雑誌名

      Journal of Computational Electronics

      巻: 15 号: 4 ページ: 1570-1576

    • DOI

      10.1007/s10825-016-0905-3

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Contact resistivity of amorphous and crystalline GeCu2Te3 to W electrode for phase change random access memory2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y, Sutou, J. Koike, Y. Saito, Y.H. Song
    • 雑誌名

      Materials Science in Semiconductor Processing

      巻: 47 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2016.02.006

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Contact resistivity change of GeCu2Te3 to W electrode by crystallization2015

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y. Sutou, J. Koike, Y. Saito
    • 雑誌名

      Proceedings of the 27th Symposium on Phase Change Oriented Science

      巻: 1 ページ: 67-68

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Contact resistivity of GeCu2Te3 phase change material on W electrode2015

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y. Sutou, J. Koike, Y. Saito
    • 雑誌名

      European Symposium on Phase Change and Ovonic Science proceedings

      巻: 1 ページ: 147-148

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Crysatlization behavior of Cr-Ge-Te thin films2015

    • 著者名/発表者名
      S. Hatayama, S. SHindo, Y. Sutou, J. Koike
    • 雑誌名

      Proceedings of the 27th Symposium on Phase Change Oriented Science

      巻: 1 ページ: 65-66

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Phase chnage characteristics of TM-Ge-Te (TM:Cu and Cr) compound films for PCRAM2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Sutou, S. Shindo, S. Hatayama, Y. Shuang, J. Koike, Y. Saito
    • 学会等名
      2018 MRS Spring meeting&exhibit
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cr2Ge2Te6を用いた相変化メモリの動作特性2018

    • 著者名/発表者名
      畑山祥吾、須藤祐司、安藤大輔、小池淳一
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Inverse resistance change behavior of Cr2Ge2Te6 phase change material2017

    • 著者名/発表者名
      S. Hatayama, Y. Sutou, S. Shindo, Y. Saito, Y.H. Song, D. Ando, J. Koike
    • 学会等名
      Eropean Phase Change and Ovonic Symposium (EPCOS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase chaneg behaviro of N-doped Cr-Ge-Te film2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shunag, S. Hatayama, S. Shindo, D. Ando, Y. Sutou, J. Koike
    • 学会等名
      Eropean Phase Change and Ovonic Symposium (EPCOS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interfaical properties of electrdes/GeCu2Te3 phase change material2017

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y. Sutou, J. Koike, J.S. An, Y.H. Song, Y. Saito, P. Fons, K. Kobayashi
    • 学会等名
      The 29th symposium on Phase Change Oriented Science (PCOS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Inverse resistance switching behavior of Cr2Ge2Te6-based PCRAM2017

    • 著者名/発表者名
      S. Hatayama, Y. Sutou, S. Shindo, Y. Saito, Y.H. Song, D. Ando, J. Koike
    • 学会等名
      The 29th symposium on Phase Change Oriented Science (PCOS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effects of nitrogen doping on the properties of Cr-Ge-Te ternary compound film2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shuang, S. Hatayama, S. Shindo, D. Ando, Y. Sutou, J. Koike
    • 学会等名
      The 29th symposium on Phase Change Oriented Science (PCOS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Transition metal-Ge-Te chalcogenides for PCRAM material2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Sutou, S. Shindo, S. Hatayama, Y. Saito, J. Koike
    • 学会等名
      2017 International Conference on Soilid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A study on phase transition behaviors of GeCu2Te3 phase change material for PCRAM application2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Sutou, S. Shindo, Y. Saito, J. Koike, H.Y. Song
    • 学会等名
      The 28th Symposium on Phase Change Oriented Science (PCOS2016)
    • 発表場所
      KKRホテル熱海、熱海
    • 年月日
      2016-11-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] W電極/GeCu2Te3相変化材料間のコンタクト抵抗2016

    • 著者名/発表者名
      進藤怜史、須藤祐司、安藤大輔、小池淳一、齊藤雄太
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪大学、大阪
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] GeTe薄膜の相変化挙動に及ぼすCr添加の影響2016

    • 著者名/発表者名
      畑山祥吾、進藤怜史、須藤祐司、小池淳一、齊藤雄太
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪大学、大阪
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Resistance contrast of GeCu2Te3 phase change memeory cell2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y.Sutou, J. Koike, Y. Saito, J.S. An, Y.H. Song
    • 学会等名
      European/Phase Change and Ovonics Symposium (E/PCOS2016)
    • 発表場所
      Cambridge, United Kingdom
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The doping effect of V, Cr and Ni on the crystallization behavior of GeTe amorphous film2016

    • 著者名/発表者名
      S. Hatayama, M. Shimoda, S. SHindo, Y. Sutou, J. Koike
    • 学会等名
      European/Phase Change and Ovonics Symposium (E/PCOS2016)
    • 発表場所
      Cambridge, United Kingdom
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase-change induced contact resistance changes of GeCu2Te3/metal contact due to phase change transitions2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y, Sutou, J. Koike, Y. Saito, H. Song
    • 学会等名
      2016 MRS Spring Meeting&Exhibit
    • 発表場所
      Phoenix, United States of America
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cr-Ge-Te化合物薄膜の相変化挙動2016

    • 著者名/発表者名
      畑山 祥吾、進藤 怜史、安藤 大輔、須藤 祐司、小池 淳一
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大 大岡山キャンパス, 東京
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Switching behavior of GeCu2Te3 phase change memory cell2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y.Sutou, J. Koike, Y. Saito, J.S. An, Y.H. Song
    • 学会等名
      The 28th Symposium on Phase Change Oriented Science (PCOS2016)
    • 発表場所
      KKRホテル熱海、熱海
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Phase change behaviors of Cr-Ge-Te compound thin film2016

    • 著者名/発表者名
      S. Hatayama, S. SHindo, Y. Sutou, J. Koike
    • 学会等名
      The 28th Symposium on Phase Change Oriented Science (PCOS2016)
    • 発表場所
      KKRホテル熱海、熱海
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Crystallization behavior of Cr-Ge-Te thin films2015

    • 著者名/発表者名
      S.Hatayama, S. Shindo, Y. Suto, J. Koike
    • 学会等名
      The 27th Symposium on Phase Change Oriented Science
    • 発表場所
      熱海ニューフジヤホテル, 熱海
    • 年月日
      2015-11-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Contact resistivity change of GeCu2Te3 to W electrode by crystallization2015

    • 著者名/発表者名
      S.Shindo, Y. Sutou, J. Koike, Y. Saito
    • 学会等名
      The 27th Symposium on Phase Change Oriented Science
    • 発表場所
      熱海ニューフジヤホテル, 熱海
    • 年月日
      2015-11-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] GeTe-CuTe擬二元系薄膜の相変化挙動2015

    • 著者名/発表者名
      須藤祐司, 齊藤雄太, 進藤怜史, 小池淳一
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場, 名古屋
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Cr-Ge-Te薄膜の相変化挙動2015

    • 著者名/発表者名
      畑山祥吾, 安藤大輔, 須藤祐司, 小池淳一
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場, 名古屋
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] フェムト秒レーザパルスによるGeCuTe の相変化誘起と高速シャッターへの応用の検討2015

    • 著者名/発表者名
      秋本良太, 森本悠介, 須藤 祐司, 進藤 怜史, 桑原正史, 斎木敏治
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場, 名古屋
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] W電極上のGeCu2Te3の相変態に伴う界面接触抵抗変化2015

    • 著者名/発表者名
      進藤 怜史、須藤 祐司、小池 淳一、齊藤 雄太
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場, 名古屋
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Contact resistivity of GeCu2Te3 phase change material on W electrode2015

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y. Sutou, J. Koike, Y. Saito
    • 学会等名
      European/Phase Change and Ovonics Symposium 2015
    • 発表場所
      Amsterdam, Netherlands
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 相変化材料および相変化メモリ素子2015

    • 発明者名
      須藤祐司、畑山祥吾、進藤怜史、小池淳一、齊藤雄太
    • 権利者名
      東北大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-246075
    • 出願年月日
      2015-12-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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