窒素ドープCr-Ge-Teの界面伝導制御と新規接触抵抗相変化メモリの創成

氮掺杂Cr-Ge-Te界面传导的控制及新型接触电阻相变存储器的创建

基本信息

批准号：
19J21116
负责人：
双逸
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、新規相変化材料：Cr2Ge2Te6 (CrGT)のアモルファス相の耐熱性を向上するため、CrGTの結晶化温度（Tx）に及ぼす窒素（N）ドープの影響について取り組んだ。NドープによるTxの上昇はGSTについてもその有効性が報告されており、期待通りNドープ型CrGT(NCrGT)は高いTxを実現する事が分かったが、室温でのアモルファス相と結晶相の間に膜(バルク)抵抗率ρの変化はほぼ存在しないことも分かった。しかし、NCrGT/金属電極間の接触抵抗率ρcを測定した結果、アモルファス相と結晶相には三桁の差が生じる事を見出した。このことは、例え、相変化に伴う抵抗率変化が無くても、相変化に伴って“電極界面伝導機構”に変化が生じればPCMとして利用できる事を示唆する。そこで本年度では、NCrGTのメモリ素子の動作特性を評価すると共に、NCrGT/金属電極界面の微細構造も透過電子顕微鏡(TEM)で観察した。電極界面近傍の非常に限定された領域(10nm程度)のみが相変化している事を確認した。このような相変化領域の極微小化は、動作電力の低減（電圧約1/2）ばかりでなく、メモリ素子の更なる微細化に有利である。また、NCrGTのTxは300℃と高く耐熱性の課題を解決できる。以上のように、省エネかつ大容量を実現する新動作原理「接触抵抗変化メモリ」の開拓に成功した。

在这项研究中，我们解决了氮（N）掺杂对CRGT结晶温度（TX）的影响，以提高新型相变材料的无定形相的耐热相：CR2GE2TE6（CRGT）。已经报道了GST由于N掺杂引起的TX增加的功效，正如预期的那样，发现N掺杂的CRGT（NCRGT）达到了很高的TX，但也发现在室温下，薄膜（BULK）电阻率ρ几乎没有变化（BULK）电阻率ρ。但是，测量了NCRGT/金属电极之间的接触电阻ρc，发现在非晶相和晶相之间发生了三位数的差异。这表明，即使由于相变的“电极界面传导机制”发生变化，因此由于相变的变化，电阻率也没有变化，也可以用作PCM。因此，在今年，我们评估了NCRGT的存储元素的工作特性，并使用透射电子显微镜（TEM）观察到了NCRGT/金属电极界面的显微结构。已经证实，在电极界面附近仅一个非常有限的区域（约10 nm）进行了变化。相变区域的这种微型化不仅在降低工作能力（大约1/2电压）方面，而且在存储器设备的进一步微型化方面都是有利的。此外，NCRGT的TX在300°C的高度处，可以解决耐热性问题。如上所述，我们已经成功地开发了一种称为“接触电阻变化记忆”的新操作原理，该原理可实现节能和大容量。