抵抗変化型不揮発性メモリの基礎物性と抵抗スイッチング特性との相関

• 研究課題/領域番号: 23760282
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 西 佑介 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10512759)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 不揮発性メモリ / 抵抗変化 / 酸化物 / スパッタ / フォーミング / スパッタリング / 欠陥準位

研究概要

二元系遷移酸化物を用いた抵抗変化型メモリ(ReRAM)は次世代不揮発性メモリとして期待されているが、酸化物の基礎物性と抵抗スイッチング特性は必ずしも明らかになっていない。本研究では、酸化物の酸素組成に着目し、主に抵抗スイッチング特性との相関に関して調べた。Pt/NiO/Pt積層構造のフォーミング過程において、NiO薄膜中の導電性フィラメント形成が最弱リンクモデルに従うこと、NiO薄膜中の酸素組成の増加に伴い、NiO薄膜の圧縮応力とともにフォーミング電圧が増大する傾向が確認できた。また、NiO薄膜の膜厚依存から、フォーミングに関わる極薄膜層の存在が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Microscopic Investigation of the Electrical Properties of Conductive Filaments Formed in Pt/NiO/Pt Resistive Switching Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Iwata, Y. Nishi, and T. Kimoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: vol.52 ページ: 41801-41801
• [雑誌論文] Microscopic Investigation of the Electrical and Structural Properties of Conductive Filaments Formed in Pt/NiO/Pt Resistive Switching Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Iwata, Yusuke Nishi, and Tsunenobu Kimoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 4R ページ: 41801-41801
  • DOI: 10.7567/jjap.52.041801
  • NAID: 210000141938
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Heat Treatment on the Resistive Switching Characteristics of Pt/NiO/Pt Stack Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Iwata, Y. Nishi, and T. Kimoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: vol.50 ページ: 81102-81102
  • NAID: 40018960985
• [雑誌論文] Effects of Heat Treatment on the Resistive Switching Characteristics of Pt/NiO/Pt Stack Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Iwata, Yusuke Nishi, and Tsunenobu Kimoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 50 号: 8R ページ: 081102-081102
  • DOI: 10.1143/jjap.50.081102
  • NAID: 40018960985
  • 査読あり
• [学会発表] NiO抵抗変化素子の伝導特性と抵抗状態の差異の新たな解釈 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩田達哉,西佑介,木本恒暢
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] Forming Characteristics of NiO-based Resistance Change Random Access Memory (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishi, H. Sasakura, T. Iwata, and T. Kimoto
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] 反応性スパッタNiO薄膜の電気特性に膜の微細構造が及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩田達哉,西佑介,木本恒暢
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
  • 年月日: 2014-03-17
• [学会発表] NiO薄膜の膜質がPt/NiO/Pt素子のフォーミング電圧に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩田達哉,西佑介,木本恒暢
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] ニッケル酸化物を用いた抵抗変化メモリ素子のフォーミング特性に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩田達哉,西佑介,木本恒暢
  • 学会等名: 第288回電気材料技術懇談会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2013-07-12
• [学会発表] Impact of the Oxygen Amount of an Oxide Layer and Post Annealing on Forming Voltage and Initial Resistance of NiO-based Resistive Switching Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Iwata, Y. Nishi, and T. Kimoto
  • 学会等名: 2013 Materials Research Society Spring Meeting & Exhibit
  • 発表場所: San Francisco, California, USA
  • 年月日: 2013-04-05
• [学会発表] Weibull Distribution of Forming Char acteristics in Pt/NiO/Pt Stack Structures for Resistive Random Access Memory (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishi, T. Iwata, and T. Kimoto
  • 学会等名: 2013 Materials Research Society Spring Meeting & Exhibit
  • 発表場所: San Francisco, California, USA
  • 年月日: 2013-04-04
• [学会発表] Pt/ NiO/Pt積層構造におけるフォーミング特性分布 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西佑介,岩田達哉,木本恒暢
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 金属/TiO2/金属積層構造の抵抗スイッチング特性に対する電極材料の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 沖元直樹,岩田達哉,西佑介,木本恒暢
  • 学会等名: 電子情報通信学会2012シリコン材料・デバイス研究会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] NiO薄膜を用いたReRAMにおけるフォーミング特性の分布 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀江大典,西佑介,岩田達哉,木本恒暢
  • 学会等名: 第73回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] Time-Dependent Forming Char acteristics in Pt/NiO/Pt Stack Structures for Resistive Random Access Memory (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishi, T. Iwata, D. Horie, and T. Kimoto
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Spring Meeting & Exhibit
  • 発表場所: San Francisco, California, USA
  • 年月日: 2012-04-11
• [学会発表] Identification of the location of conductive filaments formed in Pt/NiO/ Pt resistive switching cells and investiga tion on their properties (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishi, and T. Kimoto
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Spring Meeting & Exhibit
  • 発表場所: San Francisco, California, USA
  • 年月日: 2012-04-11
• [学会発表] Pt/ NiO/Pt抵抗変化素子に形成されたフィラメントの直接観察とその評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩田達哉,西佑介,木本恒暢
  • 学会等名: 第59回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] Pt/NiO/Pt積層構造におけるフォーミング特性の時間依存 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西佑介,堀江大典,岩田達哉,木本恒暢
  • 学会等名: 第59回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Pt/NiO/Pt積層構造におけるフォーミング特性の時間依存 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西 佑介，堀江 大典，岩田 達哉，木本 恒暢
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
• [学会発表] Pt/NiO/Pt抵抗変化素子に形成されたフィラメントの直接観察とその評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩田 達哉，西 佑介，木本 恒暢
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
• [学会発表] 抵抗変化型メモリ用Pt/NiO/Pt素子におけるフィラメント形成領域の特定とその評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩田達哉,西佑介,木本恒暢
  • 学会等名: 電子情報通信学会2011シリコン材料・デバイス研究会
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] 抵抗変化型メモリ用Pt/NiO/Pt素子におけるフィラメント形成領域の特定とその評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩田 達哉，西 佑介，木本 恒暢
  • 学会等名: 電子情報通信学会2011 シリコン材料・デバイス研究会
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学
• [学会発表] Weibull Distributions of Forming Characteristics in Pt/NiO/Pt Stack Structures for Resistive Random Access Memory
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nishi, Tatsuya Iwata, and Tsunenobu Kimoto
  • 学会等名: 2013 Materials Research Society Spring Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Moscone West, San Francisco, California
• [学会発表] Impact of the Oxygen Amount of an Oxide Layer and Post Annealing on Forming Voltage and Initial Resistance of NiO-based Resistive Switching Cells
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Iwata, Yusuke Nishi, and Tsunenobu Kimoto
  • 学会等名: 2013 Materials Research Society Spring Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Marriott Marquis, San Francisco, California
• [学会発表] ニッケル酸化物を用いた抵抗変化メモリ素子のフォーミング特性に関する研究
  • 著者名/発表者名: 岩田達哉，西佑介，木本恒暢
  • 学会等名: 第288回 電気材料技術懇談会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] NiO薄膜の膜質がPt/NiO/Pt抵抗変化素子のフォーミング電圧に及ぼす影響
  • 著者名/発表者名: 岩田達哉，西佑介，木本恒暢
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] 反応性スパッタNiO 膜の電気特性に膜の微細構造が及ぼす影響
  • 著者名/発表者名: 岩田達哉，西佑介，木本恒暢
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] Forming Characteristics of NiO-based Resistance Change Random Access Memory
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nishi, Hiroki Sasakura, Tatsuya Iwata, and Tsunenobu Kimoto
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] NiO抵抗変化素子の伝導特性と抵抗状態の差異の新たな解釈
  • 著者名/発表者名: 岩田達哉，西佑介，木本恒暢
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] Time-Dependent Forming Characteristics in Pt/NiO/Pt Stack Structures for Resistive Random Access Memory
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nishi, Tatsuya Iwata, Daisuke Horie, and Tsunenobu Kimoto
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Spring Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Marriott Marquis, San Francisco, California
• [学会発表] Identification of the location of conductive filaments formed in Pt/NiO/Pt resistive switching cells and investigation on their properties
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Iwata, Yusuke Nishi, and Tsunenobu Kimoto
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Spring Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Marriott Marquis, San Francisco, California
• [学会発表] NiO薄膜を用いたReRAMにおけるフォーミング特性の分布
  • 著者名/発表者名: 堀江 大典、西 佑介、岩田 達哉、木本 恒暢
  • 学会等名: 第73回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
• [学会発表] 金属/TiO2/金属積層構造の抵抗スイッチング特性に対する電極材料の影響
  • 著者名/発表者名: 沖元 直樹、岩田 達哉、西 佑介、木本 恒暢
  • 学会等名: 電子情報通信学会2012 シリコン材料・デバイス研究会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] Pt/NiO/Pt積層構造におけるフォーミング特性分布
  • 著者名/発表者名: 西 佑介、岩田 達哉、木本 恒暢
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学