次世代コンピューティング技術構築に向けた高速サブバンド間遷移不揮発メモリの開発

开发高速子带间转换非易失性存储器以构建下一代计算技术

• 批准号: 20H02214
• 负责人: 永瀬 成範
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02214/
• 关键词: 窒化物半導体; 量子井戸; トンネル現象; 超高速情報処理

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予定している。令和3年度及び令和4年度は、（１）の結晶成長技術確立に向けて、令和2年度までに開発した窒素キャリアガスとTMInサーファクタントを用いたGaN/AlNヘテロ界面改善技術と、低温成長AlGaN層とAlN層を用いた歪緩和技術を用いることで、良質なGaN/AlN系RTDをSi(111)基板上に作製することを検討した。その結果、ピット状の結晶欠陥や貫通転位密度の少ないGaN/AlNヘテロ界面を形成することに成功し、ON/OFF比＞440、高速書き込み時間＜9 ns（装置時間分解能）などの良好な不揮発メモリ動作を、Si(111)基板上でも実現することに成功した。また、これらの成果を、2022年秋季応用物理学会学術講演会で発表した結果、第20回応用物理学会Poster Awardを受賞することに成功した。また、（２）の微細化技術の確立に向けて、EB描画とICPドライエッチングを用いた直径nmオーダー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た。最終年度は、これらの結晶成長技術とプロセス技術を用いることで、Si(111)基板上に微細GaN/AlN系RTDを作製し、良好な不揮発メモリ動作の実現を目指す。

This study で は, smothering ガ リ ウ ム series resonance ト ン ネ ル ダ イ オ ー ド (RTD) GaN department で の サ ブ バ ン ド phenomenon of migration between を い る こ と で, ピ コ seconds オ ー ダ ー action の high-speed な don't swing 発 メ モ リ を be presently す る こ と を refers し て い る. This research topic で は, こ の be presently の た め に, (1) Si デ バ イ ス や he の not wield 発 メ モ リ と の ハ イ ブ リ ッ ト set product change を may に す る と crystal growth technology (2) ナ ノ メ ー ト ル オ ー ダ ー ま で の メ モ リ ultra-micronization model.the technology を establish す る こ と を designated し て い る. And 3 year and び make annual は, (1) and 4 の crystal growth technique to establish に to け て, make and 2 year ま で に open 発 し た smothering element キ ャ リ ア ガ ス と TMIn サ ー フ ァ ク タ ン ト を with い た GaN/AlN ヘ テ ロ と interface to improve technology, low temperature growth AlGaN layer と を AlN layer with い た slanting を ease technology with い る こ と で, good quality Youdaoplaceholder2 fabrication on なGaN/AlN series RTDをSi(111) substrate する た とを検 to address た. そ の results, ピ ッ ト shape の crystallization owe 陥 や well versed in planning a less density の な い GaN/AlN ヘ テ ロ interface を す る こ と に し success, ON/OFF ratio > 440, high-speed き 込 み time < 9 Ns (device can decompose) な ど の な not good flick 発 メ モ リ action を, Si (111) substrate で も be presently す る こ と に successful し た. ま た, こ れ ら の results を, fall 2022 応 academic papers with physical society で 発 table し た result, 20 応 back with physical society Poster Award を who す る こ と に successful し た. ま た, (2) の ultra-micronization model.the technology に の established to け て, EB painted と ICP ド ラ イ エ ッ チ ン グ を with い た nm diameter オ ー ダ ー の imperceptible メ サ technology structure formation や SiN を with い た imperceptible メ サ structure buried め 込 み technology な ど の プ ロ セ ス を base plate technology to construct し た. Final annual は, こ れ ら の crystal growth technique と プ ロ セ を ス technology with い る こ と で, Si (111) substrate に imperceptible GaN/AlN RTD を し, good な not wield 発 メ モ リ action の be presently を refers す.

项目成果

GaN/AlN共鳴トンネルダイオードを用いた不揮発メモリ特性のON/OFF比増大

使用 GaN/AlN 谐振隧道二极管提高非易失性存储器特性的开/关比

• 发表时间: 2021
• 作者: 永瀬成範;高橋言緒;清水三聡
• 通讯作者: 清水三聡

Enhancement of nonvolatile memory characteristics caused by GaN/AlN resonant tunneling diodes

• DOI: 10.1088/1361-6641/acbaf8
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: Semiconductor Science and Technology
• 影响因子: 1.9
• 作者: M. Nagase;Tokio Takahashi;M. Shimizu

Growth and Characterization of GaN/AlN Resonant Tunneling Diodes for High‐Performance Nonvolatile Memory

用于高性能非易失性存储器的 GaN/AlN 谐振隧道二极管的生长和表征

• DOI: 10.1002/pssa.202000495
• 发表时间: 2020
• 期刊: physica status solidi (a)
• 作者: Nagase Masanori;Takahashi Tokio;Shimizu Mitsuaki
• 通讯作者: Shimizu Mitsuaki

Characterization of Nonvolatile Memory Operations Using GaN/AlN Resonant Tunneling Diodes Fabricated on SOI Substrate

使用 SOI 基板上制造的 GaN/AlN 谐振隧道二极管表征非易失性存储器操作

• 发表时间: 2023
• 作者: Nagase Masanori;Takahashi Tokio;Shimizu Mitsuaki
• 通讯作者: Shimizu Mitsuaki

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