| 研究課題/領域番号 |
22K20474
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0401:材料工学、化学工学およびその関連分野
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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, 材料科学高等研究所, 助教 (10962144)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 相変化材料 / 相変化メモリ / 窒化物 / 不揮発性メモリ / アモルファス相 / 結晶相 / 不揮発メモリ / CrN |
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| 研究開始時の研究の概要 |
次世代不揮発性メモリとして相変化メモリ(PCRAM)が注目されている。現在、相変化材料にはGe-Sb-Te化合物(GST)が実用されているが、将来に向けては、PCRAMの高温環境利用や更なる微細化、省動作エネルギー化が強く望まれている。但し、GSTアモルファス化には材料を融解しなければならず、動作エネルギー（熱エネルギー）がどうしても高くなってしまうという本質的な材料的問題を抱えている。本研究では、世界に先駆けて、アモルファス相を介さない相変化により大きな抵抗変化を示す窒化物系を提案し、その相変化メカニズムを究明し、窒化物相変化メモリの実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
従来のGe-Sb-Te(GST)のアモルファス/結晶相変化の場合、アモルファス相の熱安定性が低く、材料を融解するために大きなエネルギーが必要であるが、本研究で提案したCrNはアモルファス相を介さず、超省エネルギー動作を可能とするPCRAMの実現が大いに期待される。本研究では、CrNの相変化挙動を調査し、CrN素子を作成し、評価している。測定結果によれば、CrN相変化素子は、10ns程速い動作速度と一桁の消費エネルギーの低減を達成している。また、メモリ素子のドリフトが小さく、書き換え繰り返し性能が優れている。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の新しい窒化物系の相変化材料を探究することで、従来のカルコゲナイド系相変化材料の枠を拡大することが可能になる。本研究の達成により、電子デバイスの飛躍的な高性能化や、次世代高速大容量不揮発性メモリを要する人工知能分野への応用も大いに期待される。
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