| 研究課題/領域番号 |
19J21117
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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26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
森 竣祐 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 |
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | MnTe / 多形変化 / 不揮発性メモリ / 熱応力 / MnTe薄膜 / 多形転移 / 変位型相転移 / 耐熱性 / 多形体 / 半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Mn-Te系化合物は、複数の結晶構造を呈することが知られており、これらの構造変化に伴い光学および電気的特性に大きな変化が生じる。その物性変化を用いることで、次世代型メモリの情報記録材料に実用できることが示唆され、融解を必要としない極めて低動作電力で高速なメモリ特性の発現が期待される。本研究では、Mn-Te薄膜およびメモリデバイスについて、その光学および電気的なスイッチング特性を調査し、従来材料と比較検討する。
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| 研究実績の概要 |
これまでに、NiAs/ウルツ鉱型構造間でのMnTe薄膜の多形変化による電気および光学特性変化、それを用いたメモリ動作性能や相変化メカニズム、そして多形変化の進行がキャップ層から受ける機械的拘束の影響を受けることが明らかとなっていた。この機械的拘束は、MnTeとキャップ層との間に生じる熱膨脹差に由来する熱応力であると考えられる。そこで、MnTe薄膜に生じる熱応力を変化させるために、熱膨張係数の異なる材料をキャップ層に用いて、ウルツ鉱型→NiAs型構造への相変化挙動をX線回折により調査したところ、キャップ層によって相変化の温度が異なることが分かった。実際に生じている熱応力の解析を行うために、MnTeの熱膨張係数およびヤング率を測定した。これらの結果を用いて、有限要素法により相変化におけるMnTe薄膜の熱応力分布をシミュレーションしたところ、面内圧縮方向への熱応力が大きいほど相変化温度が低くなることが明らかとなった。この結果は、圧縮応力が大きいほどNiAs型構造が安定化することを示しており、多形変化に伴う体積変化に由来していると考えられる。したがって、MnTeの結晶構造の安定性を応力により制御できることを実証した。このような結果は、基板や電極に用いる材料の選定など、メモリデバイスの設計指針において重要なだけではなく、ひずみ（応力）により材料の物性を変化させる“ストレイントロニクス（歪み電子工学）”への展開も期待される成果である。
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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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