| 研究課題/領域番号 |
19H02178
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
宮田 典幸 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, 研究主幹 (40358130)
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| 研究分担者 |
野平 博司 東京都市大学, 理工学部, 教授 (30241110)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2019年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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| キーワード | 不揮発性メモリ / 界面ダイポール / 抵抗変化メモリ / 酸化膜 / X線励起光電子分光法 / 薄膜成長 / 酸化物エレクトロニクス / 光電子分光 / 電子デバイス / 表面・界面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
界面ダイポール変調 (IDM: interface dipole modulation) は、本代表者が提案したHfO2／SiO2界面を用いたメモリ機構で、既に三端子フラッシュ型メモリとして動作実証されている。本研究では、新たに提案したIDMを組み込んだ二端子MIM (metal insulator metal) 型の抵抗変化メモリの性能実証とIDMメカニズムの解明を進める。特に、抵抗変化とセレクター用整流作用の両立を目指し、MIM構造および作製プロセス条件の最適化を進める。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、薄い酸化膜の積層構造から観察された界面ダイポール変調(IDM)現象を応用した二端子MIM抵抗変化メモリのデバイス試作・評価、およびIDM機構の理解を目的としている。界面変調層として1分子のTiO2を導入したHfO2/SiO2/HfO2積層構造のMIMデバイスを作製し、１桁以上の抵抗変化が起こること、および非対称トンネル障壁を採用することでセレクター機能とて有望な整流作用が得ることを実証した。MIMデバイスのHAXPES測定からは、電圧印加によってMIM構造中のポテンシャルおよびTi原子近傍の化学結合状態が変化することを見い出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
界面ダイポール変調(IDM)は、本代表者が提案した独自のメモリ機構で、シリコン半導体デバイスとの材料的親和性の良さが利点であり、実際、Si MOS FETを用いた三端子デバイスとしてのメモリ動作が実証されている。一方、新規メモリの研究としてはクロスバー構造を前提とした二端子型メモリが活発であり、本提案のIDM積層構造による抵抗変化と整流作用を実現できれば、産業応用上のインパクトも高いと期待される。また、IDM変調動作の起源は十分に理解されているとは言い難く、デバイス構造中で起こっている現象を実験的に把握する研究が望まれていた。
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