| 研究課題/領域番号 |
19K04475
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
堀田 育志 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (30418652)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 抵抗変化現象 / 二元系酸化物 / 三元系反応 / シリコンエレクトロニクス / 不揮発性メモリ / 薄膜・表面・界面 / 電気特性 / 光電子分光 / 抵抗変化型メモリ / シリコン / シリケイト / 酸化ハフニウム / ハフニウムシリケイト / ハフニウムシリサイド / フォーミングフリー / Si界面 / シリサイド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属-シリコン-酸素(M-Si-O)の三元相反応においてシリサイド相 と金属酸化物相のエネルギー差が小さい材料では、電界で誘起される酸化・還元反応によってこれらの相をスイッチすることが可能である。本研究では、固体中でM-Si-O三元相が実現できる二元系金属酸化物／Si界面にシリサイドシードを形成し、その成長を電界で制御するシリサイドフィラメント方式のコンダクションブリッジ抵抗変化型メモリ(CBRAM)の開発を行う。
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| 研究成果の概要 |
低コスト、大容量の不揮発性メモリが求められる中、抵抗変化型ランダムアクセスメモリ（ReRAM）がその候補となっている。既存のReRAMは、金属/抵抗変化層/金属の三層構造のため、集積化する際にスイッチングトランジスタ層とは別の階層に作製される。本研究では、酸化・還元を制御した特殊な条件で酸化ハフニウムを成長させることでシリコン基板上に直接ReRAM素子を作製できることを示した。さらに、このReRAMでは、フォーミングと呼ばれる前処理が省略でき、安価なAl電極が使用できることも分かった。本研究の成果をReRAMデバイスに応用することで、より大容量のメモリを低い製造コストで実現できると期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果は、低コスト、大容量のReRAMを実現する上で、一つの方向性を与えるものである。学術的な観点からは、シリコン基板上に直接作製したReRAM素子について、その抵抗変化現象のメカニズム、フォーミング工程が省略できる理由、アルミ電極の働きをそれぞれ解明した。このように、現象を発見するだけではなく、そのメカニズムも明らかにすることで、この方式のメモリに更なる改良を加える際において、その指針を与えることができると考えている。
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