| 研究課題/領域番号 |
21K05214
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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35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 大阪教育大学 |
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研究代表者 |
辻岡 強 大阪教育大学, 教育学部, 教授 (30346225)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 金属蒸着選択性 / ニューロモルフィック / クロスバー構造 / ジアリールエテン / フッ素系有機膜 / 磁性金属 / 脱離 / クロスバー電極 / フッ素系有機材料 / メモリスター / フォトクロミズム / キャリア注入 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
人工知能をハードウェア的に実現するために、メモリスターと呼ばれる素子を集積化したニューロモルフィックデバイスが関心を集めつつある。本研究では、従来光で異性化反応するフォトクロミック材料として知られているジアリールエテンの電気的キャリア注入による異性化反応を用いたメモリスター素子を作成し、その特性（サイズやSN比）について調査する。さらに金属蒸着選択性を用いた微細電極作成によりメモリスターアレイを作成し、ニューロモルフィックデバイスとしての性能を調査する。本素子のニューロン的な性質である「学習強化」や「忘却」の機能についても可能性を探究する。
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| 研究実績の概要 |
メモリスターデバイスでは、金属電極のクロスバー構造が有望視されており、高い集積度のニューラルネットを構成するには金属電極の微細化が必須とともに、電極からのキャリア注入効率や環境耐久性を上げるための電極材質の選択が重要である。これまでジアリールエテンの金属蒸着選択性を用いて、レーザー走査によるMg微細電極が作成可能であったが、低いホール注入性や酸化しやすいなどの問題があった。上記目的にはAgなどの金属で行う必要性があるが、ジアリールエテンでは蒸着選択性のコアとなる現象である表面からの脱離効果がAgでは十分ではなかった。昨年度にフッ素系有機膜表面がAgなどの低固有蒸気圧金属に対して高い脱離効率を示すことが判明したので、今年度はさらにその方向を追求した。
フッ素系有機膜でも、単純なパーフルオロアルキル鎖を有する分子より、分子鎖中にエーテル部位を有するパーフルオロポリエーテルのような分子が、様々な金属に対して効率的な脱離を示すことが判明した。これはフレキシブルな分子構造が表面の柔らかさ（活発な分子運動状態）を維持できるからである。さらにAgなどよりも低い固有蒸気圧を示すCr、Ni、Coなどの金属種に対しても脱離性を示したが、このような磁性金属でも適用可能であることは、スピントロニクスデバイスへの応用などこの金属蒸着選択性に新たなデバイス応用の可能性をもたらすであろう。
微細シャドウマスクを用いたフッ素系有機膜のパターン形成に基づいて、Ag、Cr、Niに対して１００μｍ以下の微細金属パターンのマスクレス蒸着形成にも成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
フッ素系有機膜からの金属脱離現象に関して、より高い脱離を示す分子の基本構造を明らかにし、さらにその有機膜によりより低い固有蒸気圧のCr、Ni、Coなど磁性金属を含む多種の金属種に対して脱離を実証した。これにより応用範囲が大幅に拡大できるので、このように判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
多種の金属種に対する高い脱離性が明らかとなったパーフルオロポリエーテル基本構造を有するフッ素系有機膜を用いて、微細金属パターンのマスクレス形成を行う際の問題点を明らかにし、ニューロモルフィックデバイス実現への道筋をつける。また他のデバイス応用への可能性も探る。
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