| 研究課題/領域番号 |
19J21116
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
双 逸 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 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 |
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 相変化材料 / Cr2Ge2Te6 / 窒素（N）ドープ / TEM観察 / 接触抵抗変化メモリ / 窒素ドープ / 相変化メモリ / 界面伝導機構 / 局所構造 / 次世代メモリ / 微細化 / 三次元スタック構造 / ダイオード / セレクタ / Ge2Cr2Te6 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本年度の研究では、高い耐熱性を有し、アモルファス/結晶相接触抵抗変化に伴う可逆的なデバイス抵抗変化を示す新規相変化材料：NドープCr2Ge2Te6(NCrGT)について、その高速相変化メカニズムと接触抵抗差の電極依存性を解明する。さらに、NCrGT三次元スタック構造の実現に向けては、セレクタの導入が必要である。それに対し、p型NCrGT半導体とn型半導体を接合する事でダイオードを形成し、革新的なセレクタ/メモリハイブリッド構造の構築を目指す。ハイブリッド構造の実現は、次世代NVMのブレイクスルーとして、超高集積・超大容量化はもとより人工知能分野への応用も大いに期待できる。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、新規相変化材料：Cr2Ge2Te6 (CrGT)のアモルファス相の耐熱性を向上するため、CrGTの結晶化温度（Tx）に及ぼす窒素（N）ドープの影響について取り組んだ。NドープによるTxの上昇はGSTについてもその有効性が報告されており、期待通りNドープ型CrGT(NCrGT)は高いTxを実現する事が分かったが、室温でのアモルファス相と結晶相の間に膜(バルク)抵抗率ρの変化はほぼ存在しないことも分かった。しかし、NCrGT/金属電極間の接触抵抗率ρcを測定した結果、アモルファス相と結晶相には三桁の差が生じる事を見出した。このことは、例え、相変化に伴う抵抗率変化が無くても、相変化に伴って“電極界面伝導機構”に変化が生じればPCMとして利用できる事を示唆する。そこで本年度では、NCrGTのメモリ素子の動作特性を評価すると共に、NCrGT/金属電極界面の微細構造も透過電子顕微鏡(TEM)で観察した。電極界面近傍の非常に限定された領域(10nm程度)のみが相変化している事を確認した。このような相変化領域の極微小化は、動作電力の低減（電圧約1/2）ばかりでなく、メモリ素子の更なる微細化に有利である。また、NCrGTのTxは300℃と高く耐熱性の課題を解決できる。以上のように、省エネかつ大容量を実現する新動作原理「接触抵抗変化メモリ」の開拓に成功した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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