|
不揮発性抵抗変化型ランダムアクセスメモリ（ReRAM）は抵抗変化が高速であり、大きな抵抗変化比を保ったまま微細加工できるために次世代メモリとして期待されている。酸化物（Ox）を金属電極（M）で挟んだM－Ox－M構造における抵抗スイッチ効果を利用したメモリの研究開発が活発に行われており、本研究では、第一原理計算によって、その伝導パスの形成過程と動作機構に着目した計算を行った。
本年度は、前年度までのタンタル酸化物を用いた抵抗変化メモリに関する研究を引き続き行った。まずは、酸化物中の欠陥生成エネルギーと欠陥移動のエネルギー障壁を算出することで、欠陥の移動経路を特定した。次に、タンタル酸化物中の酸素濃度を変化させ、伝導パスの安定性について議論した。同じ酸素濃度の条件で、Ta-Ta結合ネットワークによって伝導パスが存在する構造と、ランダムに酸素原子を配置させた構造でエネルギーの比較を行い、伝導パスが形成されている方がエネルギー的に安定であることを示した。また、M－Ta2O5－M構造として、タンタル金属を電極としたモデル系を構築し、Accelerated MD法を用いて酸化物中の酸素イオンを電極側に移動させるシミュレーションを行った。この過程をSET/RESET動作とみなし、移動前後で大きな抵抗比を再現できることを示した。統計量を増やした上で抵抗スイッチングに必要な力の定量的算出を行い、移動前後の酸素欠陥分布の安定性についても議論した。
|
