| 研究課題/領域番号 |
25420279
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
高橋 庸夫 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (90374610)
末岡 和久 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (60250479)
柴山 環樹 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10241564)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| 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 |
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| 研究実績の概要 |
メモリ応用を念頭において抵抗変化メモリ（ReRAM）の研究が広く行われている．電子顕微鏡（TEM，SEM）による動作機構評価も行われているが，未だに不明な点が多い．本研究ではその場TEM法により抵抗変化時の構造変化を動的に直視・分析し，動作機構を明らかする．H27年度には，導電フィラメント型ReRAM（CBRAM）を対象とした総括的研究を行い，その結果を論文および国内外の会議にて発表した．
① CBRAMフィラメントの振舞い（Cu/MoOx）：低抵抗化（Set），高抵抗化（Reset）におけるCuフィラメントの形成/消失には電流が関係している．このとき大幅なフィラメント形状変化は必要なく，微小な変化で十分であり，スイッチ層の多層化が有効である．この形成/消失機構は，スイッチ層中のCu量，フィラメント形状に依り２つのタイプに分類され，これは抵抗スイッチ履歴による．② デバイス劣化機構の調査（Cu/WOx）：加速試験をTEM内で行ったところ，フィラメント以外の場所でもCuの移動が生じてデバイス劣化を引き起こすことが判明した．電流制御が重要である．③ 二層型ReRAM（Cu/MoOx/AlOx）の評価：低抵抗化に伴いフィラメントが形成されるが，MoOxとAlOxではその太さが異なり，これが安定した急峻な抵抗スイッチを実現すると予想される．④ 平面型ReRAM（Cu/WOx/Cu）：Cuフィラメントの成長過程を明瞭に観察できた．電気化学的考察による「フィラメントモデル」を支持する結果を得た．⑤：TaOx, Cu/ MoOx系ReRAMのアナログ動作：なだらかな電流-電圧特性を示すReset側操作を用いてアナログ的な動作の可能性を示した．Set側での動作には，適切な電流制御のVerify操作が有効であった．これは今後のTEMによるReRAMニューロンの研究に有益な結果である．
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