遷移金属酸化物ヘテロナノ構造による電界誘起抵抗スイッチング機構解明とデバイス展開

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09J06253
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 岡 敬祐 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)
• キーワード: 遷移金属酸化物 / ナノワイヤ / 界面構造制御 / VLS成長 / 金属触媒 / ヘテロ構造 / レーザMBE / 電界誘起抵抗スイッチング

研究概要

遷移金属酸化物において発現する電界誘起抵抗スイッチングの動作機構を極微ナノワイヤを用いて局所制限空間における物性を評価することによって解明する.これによって産業応用上,重要となるデバイスの最適化指針の提唱を行うことを目的としている.実際にはナノスケール基板としてのMgOコアナノワイヤ上にレーザMBE法を用いて原子層レベルで機能性酸化物シェル層(NiO)を制御形成することで、従来達成し得なかった極微NiOナノ構造体を作製・評価し,さらにデバイス応用構造としてMgO/Fe_3O_4/NiOヘテロナノワイヤ構造を作製した.具体的な研究成果は
・基礎物性評価構造MgO/NiOヘテロナノワイヤのin-situ構造制御
・高次制御ナノ構造MgO/Fe_3O_4/NiOヘテロナノワイヤのin-titu構造制御
・単一ヘテロナノワイヤの物性評価のための液中分散とナノ電極架橋
・単一ヘテロナノワイヤにおけるスイッチング動作の観測
・駆動時の化学反応過程の解析ための雰囲気変調測定環境の構築
・雰囲気変調と単一ヘテロナノワイヤを用いたスイッチング動作機構の評価
について成功した.
以上の成果によりVLSボトムアップヘテロナノワイヤという独自のアプローチを用いて酸化物材料という微細加工が困難な材料において10nmスケールサイズを実現し,未だ未解明な電界誘起抵抗スイッチングの動作機構の本質に迫る物理的な知見を得ることに成功した.

研究成果

• [雑誌論文] Interfacial Effect on Metal/Oxide Nanowire Junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 96 ページ: 073110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resistive Switching Multistate Non-volatile Memory Effects in a Single Cohalt Oxide Nanowire (2010)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 雑誌名: Nanoletters 10 ページ: 1359-1363
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unipolar Resistive Switching Characteristics of Room Temperature Grown SnO_2 Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 94 ページ: 242902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crucial Role of Doping Dynamics on Transport Properties of Sb-doped SnO_2 Nanowires (2009)
  • 著者名/発表者名: Annop Klamchuen
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 95 ページ: 053105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Specific Surface Effect on Transport Properties of NiO/MgO Heterostructured Nanowires (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡敬祐
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 95 ページ: 133110
  • 査読あり
• [学会発表] コバルト酸化物ナノワイヤにおける抵抗変化不揮発性メモリ特性とその抵抗変化機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 20100317-20100320
• [学会発表] NiOナノワイヤ構造体における抵抗変化不揮発性メモリ効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡敬祐
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 20100317-20100320
• [学会発表] SnO_2ナノワイヤにおけるSb不純物ドーピング誘起メソ構造 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柳田剛
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 20100317-20100320
• [学会発表] 酸化物ナノワイヤ気液固(VLS)成長における創発現象 (2010)
  • 著者名/発表者名: Annop Klamchuen
  • 学会等名: 分子ナノシステムの創発化学第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都(京都府)
  • 年月日: 20100205-20100206
• [学会発表] Extraction of Localised Non-volatile Memory Switching using MgO/Cobalt Oxide Heterostructured Nanowire (2010)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: The 13th SANKEN International Symposium 2010
  • 発表場所: Kansai Airport Conference Hall, Osaka, Japan
  • 年月日: 20100118-20100119
• [学会発表] Impurity iuduced mesostructures of Sb-doped SnO_2 Nanowires (2010)
  • 著者名/発表者名: Annop Klamchuen
  • 学会等名: The 13th SANKEN International Symposium 2010
  • 発表場所: Kansai Airport Conference Hall, Osaka, Japan
  • 年月日: 20100118-20100119
• [学会発表] Redox Reactions of Non-volatile Bipolar Resistive Memory Switching in Single Crystalline NiO Heterostructured Nanowire (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡敬祐
  • 学会等名: The 13th SANKEN International Symposium 2010
  • 発表場所: Kansai Airport Conference Hall, Osaka, Japan
  • 年月日: 20100118-20100119
• [学会発表] Non-volatile Memory Switching using Atomically Controlled MgO/Co_3O_4 Heterostructured Nanowires (2009)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: Second International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: Palau Firal I de Congressos de Tarragona, Tarragona, Spain
  • 年月日: 20091125-20091126
• [学会発表] 酸化物棒状ナノ粒子における抵抗変化メモリ効果とメカニズム解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: 粉体工学会2009年度秋期研究発表会
  • 発表場所: コスモスクエア国際交流センター(大阪府)
  • 年月日: 20091021-20091022
• [学会発表] Resistive Switching Phenolnena in MgO/Co_3O_4 Core/shell Nanowires (2009)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: 16th International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: Palau Firal I de Congressos de Tarragona, Tarragona, Spain
  • 年月日: 20091004-20091007
• [学会発表] Non-volatile Resistive Switching in Individual MgO/NiO Heterostructured Nanowire (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡敬祐
  • 学会等名: 16th International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: Palau Firal I de Congressos de Tarragona, Tarragona, Spain
  • 年月日: 20091004-20091007
• [学会発表] Self-Assembling Oxide Nanowires : Growth Mechanisms and the Impact on Transport Properties of Impurity-Doped Nanowires (2009)
  • 著者名/発表者名: 柳田剛
  • 学会等名: 16th International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: Palau Firal I de Congressos de Tarragona, Tarragona, Spain
  • 年月日: 20091004-20091007
• [学会発表] 酸化物ナノワイヤ構造体における不純物ドーピング制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柳田剛
  • 学会等名: 化学工学会第41回秋季大会
  • 発表場所: 広島大学(広島県)
  • 年月日: 20090916-20090918
• [学会発表] MgO/Co_3O_4ナノワイヤを用いた不揮発性抵抗変化メモリの創成とその抵抗変化機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 20090908-20090911
• [学会発表] MgO/NiOヘテロナノワイヤ単一構造体の不揮発性メモリ効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡敬祐
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 20090908-20090911
• [学会発表] Mechanism of Resistive Switching in MgO/Co_3O_4 Nanowires for Non-volatile Memory Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: International Symposium on post silicon materials and devices research alliance project
  • 発表場所: Icho Kaikan, Osaka, Japan
  • 年月日: 20090905-20090906
• [学会発表] Mechanism of Nonvolatile Bipolar Resistive Memory Switching in MgO/Co_3O_4 Nanowire and Multi-storage Memory Application (2009)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: 5th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Icho Kaikan, Osaka, Japan
  • 年月日: 20090901-20090903
• [学会発表] Crucial Role of Doping Dynamics on Transport Properties of Sb-doped SnO_2 Nanowires (2009)
  • 著者名/発表者名: 柳田剛
  • 学会等名: 5th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Icho Kaikan, Osaka, Japan
  • 年月日: 20090901-20090903
• [学会発表] Non-volatile Resistive Memory Switching in Individual MgO/NiO Hetero structured Nanowire (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡敬祐
  • 学会等名: 5th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Icho Kaikan, Osaka, Japan
  • 年月日: 20090901-20090903
• [学会発表] Non-volatile Unipolar Memory Switching in TiO_2 Heteronanowire (2009)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: The 10th International Symposium on Sputtering & Plasma Processes
  • 発表場所: Kanazawa Kokusai Hotel, Ishikawa, Japan
  • 年月日: 20090708-20090710
• [学会発表] Non-volatile Bipolar Resistive Memory Switching in Single Crystalline NiO Heterostructured Nanowire (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡敬祐
  • 学会等名: The 10th International Symposium on Sputtering & Plasma Processes
  • 発表場所: Kanazawa Kokusai Hotel, Ishikawa, Japan
  • 年月日: 20090708-20090710
• [学会発表] Metal Oxide Nanowires : Synthesis, Nano-properties and Device Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: 柳田剛
  • 学会等名: The 10th International Symposium on Sputtering & Plasma Processes
  • 発表場所: Kanazawa Kokusai Hotel, Ishikawa, Japan
  • 年月日: 20090708-20090710
• [学会発表] Non-volatile Memory Effect in Heterostructured Nanowires of Transition Metal Oxides (2009)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: The 8th Japan-France Workshop on Nanomaterials
  • 発表場所: NIMS, Ibaraki, Japan
  • 年月日: 20090615-20090617
• [学会発表] Metal Oxide Nanowires : Synthesis, Properties and Non-volatile Memory Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: 柳田剛
  • 学会等名: The 8th Japan-France Workshop on Nanomaterials
  • 発表場所: NIMS, Ibaraki, Japan
  • 年月日: 20090615-20090617
• [産業財産権] 抵抗変化型不揮発性メモリ素子、および、抵抗変化型不揮発性メモリ素子の製造方法 (2009)
  • 発明者名: 柳田剛、川合知二、長島一樹、岡敬祐
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2009-168919
  • 出願年月日: 2009-07-17