多値記録を可能とするTe-Si系多段相変化メモリの創製

创建基于 Te-Si 的多级相变存储器，实现多级记录

• 批准号: 21656170
• 负责人: 須藤 祐司
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21656170/
• 关键词: 相変化メモリ; Te-Si薄膜; アモルファス相; 結晶化温度; 電気抵抗変化

本研究では、Te-Si系アモルファス薄膜の結晶化挙動および電気抵抗変化を調査し下記の知見を得た。(1)Te-Siアモルファス薄膜の相変化挙動相変化メモリでは、相変化材料の結晶化による体積収縮によりセル内に応力が蓄積し繰返し特性に悪影響を及ぼす事が指摘されている。本実験では、Te-15at.%Siアモルファス薄膜の結晶化に伴う膜厚変化を調査した。その結果、第一結晶化に伴い約3.5%収縮する事が分った。その後の加熱により、電気抵抗の上昇に伴い膜厚が1%程度増加した後、第二結晶化により、アモルファス状態よりも約5%膜厚が減少した。既存相変化材料であるGe_2Sb_2Te_5は結晶化に伴い6.5%程度膜厚が減少し、その後の構造変化により更に約2%収縮する事が報告されている。本Te-Si薄膜の結晶化に伴う膜厚変化は、既存GSTよりも小さく繰り返し特性にも優れる事が期待される。(2)Te-Si-X薄膜の基礎物性本研究では、Te-Si二元薄膜の諸物性に及ぼす添加元素X(Ge,Cuなど)の影響を調査した。その結果、Te-Si-Ge三元薄膜において、高い結晶化温度を得られる事が分った。特にTe-13at.%Si-43at.%Ge(TSG)薄膜において300℃程度の結晶化温度が得られる事が分った。TSG薄膜は、明瞭な二段結晶化は示さないものの、結晶化後、その電気抵抗は温度の上昇と共に緩やか減少し、400℃程度で一定の値に落ち着く。結晶化に伴い100℃程度の範囲で緩やかに雌気抵抗が減少し、更に結晶化による電気抵抗変化は10^4Ω程度と大きく、多値記録材料として有望である事が示唆された。

在这项研究中，我们研究了基于TE-SI的无定形薄膜的结晶行为和电阻变化，并获得了以下发现。 （1）TE-SI无定形薄膜在相变记忆中的相变行为，已经指出，由于相变材料的结晶引起的体积收缩，应力在细胞内积累，这会不利地影响重复特性。在此实验中，研究了与TE-15AT的结晶相关的膜厚度变化。％Si无定形薄膜。结果，发现第一次结晶的收缩率约为3.5％。之后，随着电阻的增加，膜的厚度增加了约1％，与第二个结晶相比，膜的厚度降低了约5％。据报道，现有的相变材料GE_2SB_2TE_5随后结构变化而使膜厚度降低约6.5％，而由于随后的结构变化而收缩约2％。预计由于这种Te-Si薄膜的结晶而导致的膜厚度变化小于现有GST的薄膜，并且具有较高的可重复性。 （2）在这项研究中，研究了Te-Si-X薄膜的基本特性，研究了添加元素X（GE，Cu等）对Te-Si二元薄膜各种特性的影响。结果，发现在Te-Si-Ge三元薄膜中可以获得高结晶温度。发现可以在TE-13AT。％Si-43AT。％GE（TSG）薄膜中获得的结晶温度约为300°C。尽管TSG薄膜并未显示出清晰的两阶段结晶，但在结晶后，其电阻随温度升高而逐渐降低，并在400°C左右以恒定值沉降。通过结晶，女性电阻在约100°C的范围内逐渐降低，并且由于结晶而导致的电阻变化在约10^4Ω时大大，这表明它是一种多价值记录材料的希望。

项目成果

Effect of heat treatment on electrical resistance change and crystallization process of Si-Te thin films

热处理对Si-Te薄膜电阻变化及结晶过程的影响

• 发表时间: 2010
• 作者: Y.Saito;Y.Sutou;J.Koike
• 通讯作者: J.Koike

Crystallization processes of eutectic Si-Te and Ge-Te phase change materials

共晶Si-Te和Ge-Te相变材料的结晶过程

• 发表时间: 2010
• 作者: Y.Saito;Y.Sutou;J.Koike
• 通讯作者: J.Koike

Electrical Resistance and Structural Changes on Crystallization Process of Amorphous Ge-Te Thin Films

非晶Ge-Te薄膜晶化过程中的电阻和结构变化

• 发表时间: 2009
• 期刊: Materials and Physics for Nonvolatile Memories MRS Proceedings 1160
• 作者: Y.Saito;Y.Sutou;J.Koike
• 通讯作者: J.Koike

アモルファスSi_<100-x>Te_x薄膜の昇温過程における電気抵抗及び構造変化

非晶Si_<100-x>Te_x薄膜加热过程中的电阻及结构变化

• 发表时间: 2009
• 作者: 齊藤雄太;鎌田俊哉;須藤祐司;小池淳一
• 通讯作者: 小池淳一

Electrical Resistance Change with Crystallization in Si-Te Amorphous Thin Films

• DOI: 10.1557/proc-1251-h06-07
• 发表时间: 2010
• 期刊: MRS Proceedings
• 作者: Y. Saito;Y. Sutou;J. Koike