Crystalline polymorphic-change memory technology

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、結晶多形転移半導体を提案し、その多形転移機構の学理を構築すると共に、多形体薄膜の熱、応力、電界、磁界および光によるメモリ応答制御を目指している。以下に本年度の主な実績を記述する。昨年度に明らかにした相変化メモリの動作エネルギーを記述するモデルを基に、Cr2Ge2Te6系相変化メモリの省エネルギー動作メカニズムを明らかにした。（ＡＣＳ　Ａｐｐｌｅ．Ｍａｔｅｒ．Ｉｎｔｅｒ．２０２２）ＭｎＴｅ多形薄膜について、ラマン分光によるその場観察により、ＭｎＴｅ薄膜においてβ相からα相への構造変化を直接観察することに成功した。更に、ＭｎＴｅ多形薄膜について、ＭｎＴｅ／電極界面に大きな熱歪み(圧縮)が生じる場合は多形変化温度が低下することを明らかにし、その依存性は約－２０．５ＭＰa／Kであることを示した（Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ，２０２２）。このことは、メモリ素子構造によりその動作性を制御できることを示している。更に、ＭｎＴｅを用いた三端子デバイスについて、デバイス試作とトランジスタ特性評価を行った結果、スパッタ成膜時に得られるβ－ＭｎＴｅ薄膜においてＯＮ／ＯＦＦ比が三桁程度のｐＦＥＴ動作を確認した。また、組成変化を伴わないアモルファス－結晶間の相変化により、ＧｅＴｅ２という準安定な層状物質を発見し、非線形な電流－電圧特性を示すことを見出した（Ｍａｔｅｒ．　Ｈｏｒｉｚｏｎｓ，２０２３）。ＳｎＳｅ多形体について、時間分解分光法を用いてその超高速光応答を測定した結果、励起強度を増大しても新しいコヒーレントフォノン振動モードの出現、即ち、光励起後の相変化を示唆する挙動は観測されなかった（国内学会発表）。一方、β－ＭｎＴｅ薄膜の光誘起多形変化を調査した結果、フェムト秒レーザー誘起によるβ相からα相への非熱的かつ不揮発的な構造変化を観察することに成功した（国内学会発表）。