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2018 年度 研究成果報告書

人工ニューロン開発を目指したその場TEM法による抵抗変化メモリ回路動作の研究

研究課題

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研究課題/領域番号 16H04339
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関北海道大学

研究代表者

有田 正志  北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (20222755)

研究分担者 高橋 庸夫  北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (90374610)
福地 厚  北海道大学, 情報科学研究科, 助教 (00748890)
研究協力者 武藤 恵  
石川 竜介  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード抵抗変化メモリ / 電子顕微鏡 / 電子・電気材料 / 電子デバイス・機器 / ナノ材料
研究成果の概要

透過電子顕微鏡その場観察法を用いて抵抗変化メモリ(ReRAM)の動作中のデバイス内部観察・解析を行った。銅(Cu)ナノフィラメントがメモリ動作に寄与するReRAM(CBRAM)のうち二層積層型CBRAMについて調査した結果、特性の異なる2種類の絶縁層を組み合わせる事によりCuの流入・移動が制御され、これが安定動作、動作回復の要因であることが分かった。また平面型CBRAMでは、デバイス初期化におけるCuナノ粒子の形成を捕らえる事に成功した。これがその後のメモリ動作を引き起こすと考えられる。これら実デバイスを模擬した観察・解析結果は、現在進んでいるデバイス・回路の設計において重要な知見を与える。

自由記述の分野

電気電子工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究においては、基本動作原理にとどまらず、実デバイスの理解を目的としている。その点で過去の研究例とは異なる。より実用に近い二層型構造におけるCuの移動やナノフィラメント形成様式を明らかにできたことは、ReRAMデバイスの動作保証を行う上で重要な事項である。一方、TEM観察可能なReRAM回路の作製を念頭においた平面型CBRAMにおいて(電気特性と比較しながら)ナノスケール観察の可能性を示したことは、近年の人工ニューラルネットワーク開発に関連して、ReRAM回路のTEM的理解を促進でき得るものであり、今後のReRAM開発へ寄与が期待できる結果であると言える。

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公開日: 2020-03-30  

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