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層状カルコゲナイドpn接合セレクタを用いた大容量不揮発性メモリ素子の実現

研究課題

研究課題/領域番号 18K14306
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

齊藤 雄太  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (50738052)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード層状カルコゲナイド / テルライド / pn接合 / 不揮発性メモリ用セレクタ / トポロジカル絶縁体 / 不揮発性メモリ / 相変化メモリ / セレクター
研究成果の概要

本研究では、次世代の情報記録デバイスである不揮発性メモリに使われる素子選択層の新しい材料を作製し、実証を目指した。具体的にはBi2Te3/Sb2Te3という異なる化合物の積層膜を作製し、その物性を調査し、デバイス特性を評価した。積層膜の界面で原子拡散が観察されたため、中間層を挿入して拡散を防止した。電気特性は所望の特性とはならなかったが、今後の発展に繋がると期待される新しい中間層物質の提案を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究を通して、Bi2Te3とSb2Te3の界面拡散挙動や、中間層による防止技術が確立できた。中間層は原子の拡散を防止するのに効果的であり、かつ、デバイス縦方向の電気抵抗に影響を与えることを実証した。これらの結果より、より電気的に絶縁体な物質を用いることで、所望の非線形電流-電圧特性が得られることが期待できる。材料とデバイス特性の関係を、原子レベルの界面分析によって明らかにした本研究は学術的に高い意義を有し、また、今後低消費電力電子デバイスを実現するための材料学的知見が得られたことから、その社会的意義も大きい。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] High-quality sputter-grown layered chalcogenide films for phase change memory applications and beyond2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Saito, P. Fons, A. V Kolobov, K. Mitrofanov, K. Makino, J. Tominaga, S. Hatayama, Y. Sutou, M. Hase, J. D. Robertson
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 53 号: 28 ページ: 284002-284002

    • DOI

      10.1088/1361-6463/ab850b

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Origin of resistivity contrast in interfacial phase-change memory: The crucial role of Ge/Sb intermixing2019

    • 著者名/発表者名
      Saito Yuta、Kolobov Alexander V.、Fons Paul、Mitrofanov Kirill V.、Makino Kotaro、Tominaga Junji、Robertson John
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 114 号: 13 ページ: 132102-132102

    • DOI

      10.1063/1.5088068

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] SSC 2018: Kolobov AV: Chalcogenide van der Waals superlattices: a case example of interfacial phase-change memory2019

    • 著者名/発表者名
      Saito Yuta、Fons Paul、Mitrofanov Kirill V.、Makino Kotaro、Tominaga Junji、Robertson John、Kolobov Alexander V.
    • 雑誌名

      Pure and Applied Chemistry

      巻: - 号: 11 ページ: 1777-1786

    • DOI

      10.1515/pac-2019-0105

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] (Invited) Sputter Growth of Chalcogenide Superlattice Films for Future Phase Change Memory Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Saito Yuta、Mitrofanov Kirill V、Makino Kotaro、Miyata Noriyuki、Fons Paul、Kolobov Alexander V.、Tominaga Junji
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 86 号: 3 ページ: 49-54

    • DOI

      10.1149/08603.0049ecst

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 相変化材料の材料設計指針とテルライド材料の新しい展開2020

    • 著者名/発表者名
      齊藤雄太
    • 学会等名
      2020年第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 層状カルコゲナイドpn接合の作製とその界面および電子状態2020

    • 著者名/発表者名
      齊藤雄太、Paul Fons、牧野孝太郎、Kirill V. Mitrofanov、上杉文彦、竹口雅樹、Alexander V. Kolobov、富永淳二
    • 学会等名
      2020年春期(第166回)日本金属学会講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Origin of electrical contrast in interfacial phase change memory2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Saito
    • 学会等名
      Insulating Films on Semiconductors (INFOS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Revisiting the growth mechanism of layered crystalline phase change materials by sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Saito, Alexander V. Kolobov, Paul Fons, Kirill V. Mitrofanov, Kotaro Makino, Junji Tominaga, Muneaki Hase, and John Robertson
    • 学会等名
      European Phase Change and Ovonics Symposium 2019 (EPCOS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 相変化メモリ用カルコゲナイド材料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      齊藤雄太
    • 学会等名
      2019年秋期(第165回)日本金属学会講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent update on the growth of crystalline phase change materials by sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Saito, Paul Fons, Alexander V. Kolobov, Kirill V. Mitrofanov, Kotaro Makino, Junji Tominaga, Shogo Hatayama, Yuji Sutou, Muneaki Hase, and John Robertson
    • 学会等名
      31st Symposium on Phase Change Oriented Science 2019 (PCOS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Sputter-grown 2D-TI/3D-TI stacking films in the Bi-Te binary system2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Saito, Paul Fons, Kotaro Makino, Kirill V. Mitrofanov, Fumihiko Uesugi, Masaki Takeguchi, Alexander V. Kolobov, and Junji Tominaga
    • 学会等名
      New Trends in Topological Insulators (NTTI2018) and Narrow Gap Systems (NGS18)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding the crystalline and electronic structure of GeTe/Sb2Te3 chalcogenide superlattices2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Saito, Alexander V. Kolobov, Paul Fons, Kirill V. Mitrofanov, Kotaro Makino, Junji Tominaga, and John Robertson
    • 学会等名
      European Phase Change and Ovonics Symposium 2018 (EPCOS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sputter Growth of Chalcogenide Superlattice Films for Future Phase Change Memory Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Saito, Kirill V. Mitrofanov, Kotaro Makino, N. Miyata, Paul Fons, Alexander V. Kolobov, and Junji Tominaga
    • 学会等名
      Americas International Meeting on Electrochemistry and Solid State Science (AiMES) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Understanding the switching mechanism of interfacial phase change memory2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Saito, Alexander V. Kolobov, Paul Fons, Kirill V. Mitrofanov, Kotaro Makino, Junji Tominaga, and John Robertson
    • 学会等名
      Non-Volatile Memory Technology Symposium (NVMTS) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding the switching mechanism of GeTe/Sb2Te32018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Saito, Alexander V. Kolobov, Paul Fons, Kirill V. Mitrofanov, Kotaro Makino, Junji Tominaga, and John Robertson
    • 学会等名
      30th Symposium on Phase Change Oriented Science 2018 (PCOS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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