Crystalline polymorphic-change memory technology

晶体多态变化存储技术

• 批准号: 21H05009
• 负责人: 須藤 祐司
• 金额: $ 122.72万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H05009/
• 关键词: 多形変化; 相変化メモリ; 光誘起相変化; 磁場誘起相変化; 相変化; 多形転移; 光誘起相転移; 磁場誘起相転移

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）。

In this paper, we propose a new method for the theoretical construction of polycrystalline semiconductor, and propose a new method for the thermal, electrical, magnetic, and optical control of polycrystalline thin films. The following is a description of the main achievements for the year. Last year, the phase transformation of Cr2Ge2Te6 was described in detail. (ACS Apple.Mater.Inter.2022) MnTe thin films are polymorphic, spectroscopic, and field-sensitive. MnTe thin films are beta phase and alpha phase structural. In addition, MnTe polycrystalline thin films are characterized by a large thermal distortion (compression) at the MnTe/electrode interface, and a dependence on the temperature of the polycrystalline transition on a low temperature (-20.5 MPa/K)(Materialia, 2022). This is the first time that we've had a problem with this. In addition, MnTe thin films were tested for their three-terminal characteristics, and the results of their film formation were confirmed by the ON/OFF ratio of the three-terminal pFET. The phase transition between crystals and the formation of quasi-stable layered materials, non-linear current-voltage characteristics, were observed. Horizons，2023）。The results of ultra-high-speed optical response measurement of SnSe polymorphs using time-resolved spectroscopy show that the excitation intensity increases and the phase change after excitation occurs. The results of investigation of photoinduced polymorphic transformation of a single, β-MnTe thin film show that the structural transformation of the β-phase, α-phase and non-thermal phase induced by the β-MnTe thin film has been successfully investigated (domestic society report).

项目成果

酸素ドーパントによるCrN薄膜のP-N変換

氧掺杂CrN薄膜的P-N转化

• 发表时间: 2023
• 作者: 双逸;須藤祐司
• 通讯作者: 須藤祐司

Layered Chalcogenide Materials for Phase-Change Memory and Novel Applications

用于相变存储器和新颖应用的层状硫族化物材料

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Saito

多形MnTe薄膜における電気伝導機構

多晶型MnTe薄膜的导电机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 金 美賢;森 竣祐;双 逸;畑山 祥吾;安藤 大輔;須藤 祐司
• 通讯作者: 須藤 祐司

Short‐Range Order Investigation of CuxGe50-xTe50 Phase‐Change Materials

CuxGe50-xTe50 相变材料的短程有序研究

• DOI: 10.1002/pssb.202100619
• 发表时间: 2022
• 期刊: physica status solidi (b)
• 作者: Paulus Benedict;Stellhorn Jens R.;Hosokawa Shinya;Klee Benjamin D.;Sutou Yuji;Pilgrim Wolf-Christian
• 通讯作者: Pilgrim Wolf-Christian

Ultrafast optical response of SnSe under strong excitation

强激发下 SnSe 的超快光学响应

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of the 34th Symposium on Phase Change Oriented Science (PCOS 2022)
• 作者: Takao Homma;Hiroshi Tanimura;Yoshitaro Nose;Yuji Sutou;Tetsu Ichitsubo
• 通讯作者: Tetsu Ichitsubo