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本研究では、窒化ガリウム系共鳴トンネルダイオード（GaN系RTD）でのサブバンド間遷移現象を用いることで、ピコ秒オーダー動作の高速な不揮発メモリを実現することを目指している。本研究課題では、この実現のために、（１）Siデバイスや他の不揮発メモリとのハイブリット集積化を可能にする結晶成長技術と（２）ナノメートルオーダーまでのメモリ微細化技術を確立することを目指した。令和４及び５年度は、（１）の結晶成長技術確立に向けて、Si(111)基板上に作製したGaN系RTDの不揮発メモリ特性のエンデュランス特性の評価を行った。その結果、200以上の高いON/OFF比で、1000サイクルを超えるエラーフリー動作を実現できることを確認した。また、ON/OFF比とエラーフリー動作を実現できるサイクル数にはトレードオフの関係があることがわかった。これらの知見とGaN系RTDを用いた不揮発メモリの動作メカニズムをもとに、更なる安定動作化を実現可能な量子井戸構造を検討した。上記成果の一部を学術論文誌で発表するとともに、また、安定動作化に向けた新たな量子井戸構造に関する特許を出願した。一方、（２）ナノメートルオーダーまでのメモリ微細化技術の確立については、EB描画とICPドライエッチングを用いた直径300nmの微細メサ構造形成技術やSiNを用いた微細メサ構造埋め込み技術などのプロセス基盤技術を構築していたものの、更なる安定動作化に向けた量子井戸構造の特許出願が最優先であると判断したために保留した。本研究課題終了後に、速やかにメモリの微細化を実現するとともに、新たな量子井戸構造を用いて、更なるメモリの安定動作化を実現したいと考えている。
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