Ｃｒ－Ｇｅ－Ｔｅ系層状物質の高速相変化機構の解明及び不揮発性メモリへの応用

阐明Cr-Ge-Te层状材料的快速相变机制及其在非易失性存储器中的应用

• 批准号: 17J02967
• 负责人: 畑山 祥吾
• 金额: $ 1.6万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J02967/
• 关键词: 相変化メモリ; 相変化材料; カルコゲナイド; アモルファス; 遷移金属

本研究の目的は、CrGTの高速相変化機構の解明および不揮発性メモリへの応用である。本年度は、以下の知見を得た。初めにEXAFSとHAXPESを用いて局所構造の観点からCrGTの相変化機構を調査した。その結果、CrGTは結晶化直後にアモルファス相と局所構造の類似した準安定相が出現し、その後、Crが僅かに移動するだけで安定相に変化することを突き止めた。これは、CrGTの高速相変化が相同士の局所構造類似性によってもたらされていることを示唆している。加えて、相変化による結合状態変化を調査し、結晶CrGTのキャリア生成起源がCr空孔であることも突き止め、準安定相から安定相へと変化する過程でCr空孔が徐々に減少し高抵抗化していることを明らかにした。このようなアモルファス相から安定相へと変化する過程で生じる高抵抗化は価電子端近傍のスペクトルにも明確に反映されることが分かった。アモルファス相では価電子端近傍に位置していたフェルミ準位が、安定相へと変化するにつれてバンドギャップ中に入り込み、最終的にはバンドギャップの殆ど中央付近に位置するため高抵抗になることを明らかにした。上記に加えてCrGTデバイスの動作特性を調査し、2000回を上回る繰り返し書き換え性能を実証した。また、デバイスを微細化させていくとCrGTは急激な動作エネルギーの低減を示し、実製品レベルまで微細化した際には実用材GSTよりも98%以上低いエネルギーで動作可能であることが分かった。

The purpose of this study is to understand the high speed phase transition mechanism of CrGT and its application. This year, the following knowledge was obtained. Investigation on the structural transformation mechanism of CRGT in the initial stage of EXAFS and HAXPES As a result, CrGT crystallizes straight after the formation of quasi-stable phase, Cr moves only after the formation of stable phase. The high speed phase transformation of CrGT is similar to that of the structure of CrGT. Investigation on the combination state transformation of Cr, Cr, Cr. The process of transformation from stable phase to stable phase produces a high resistance to electron terminal near the target. The phase change of the electron terminal near the center position, the stable phase change, the final phase change, the high resistance phase change, and the high resistance phase change. In the above note, the operation characteristics of CrGT were investigated, and the performance of CrGT was verified in the last round of 2000. CrGT has a low probability of rapid action and a low probability of action of 98% or more when the product is miniaturized.

项目成果

Local Structural Change in Cr2Ge2Te6 Phase Change Material, Inducing Abnormal Phase Change Behavior

Cr2Ge2Te6 相变材料的局部结构变化，引发异常相变行为

• 发表时间: 2019
• 作者: Shogo Hatayama;Yi Shuang;Paul Fons;Yuta Saito;Alexander V. Kolobov;Keisuke Kobayashi;Satoshi Shindo;Daisuke Ando and Yuji Sutou
• 通讯作者: Daisuke Ando and Yuji Sutou

Transition Metal-Ge-Te Chalcogenides for PCRAM Material

用于 PCRAM 材料的过渡金属-Ge-Te 硫属化物

• 发表时间: 2017
• 作者: Y. Sutou;S. Shindo;S. Hatayama;Y. Saito;J. Koike
• 通讯作者: J. Koike

Cr2Ge2Te6を用いた相変化メモリの動作特性

Cr2Ge2Te6相变存储器的工作特性

• 发表时间: 2018
• 作者: 畑山祥吾;須藤祐司;安藤大輔;小池淳一
• 通讯作者: 小池淳一

スパッタ法により成膜したCr-Ge-Te化合物薄膜の相変化挙動

溅射法沉积Cr-Ge-Te化合物薄膜的相变行为

• 发表时间: 2019
• 作者: 畑山祥吾;安藤大輔;須藤祐司
• 通讯作者: 須藤祐司

低抵抗アモルファスCr2Ge2Te6の電気伝導機構

低电阻非晶Cr2Ge2Te6的导电机理

• 发表时间: 2019
• 作者: 畑山祥吾;須藤祐司;安藤大輔;小池淳一;小林啓介
• 通讯作者: 小林啓介