全固体イオン伝導体酸化還元素子による強相関酸化物膜の抵抗スイッチング素子の開発

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現在使用されているパソコンや携帯電話の半導体メモリー素子は、微細化技術の向上により、高機能化・省電力化・小型化・大容量化が実現されてきた。しかし、ムーアの法則によれば、近い将来、微細化技術の限界を迎えるとされており、従来から新しい原理に基づく様々なメモリー素子が提案されてきた。本研究では、強相関酸化物VO2膜上積層させたイオン伝導体固体電解質膜から成る全固体酸化還元トランジスタを作製し、イオンの挿入・脱離によりＶＯ２の電気抵抗を制御することで、抵抗スイッチングを可能にする新規の素子を開発することが目的である。２０２２年前期は、VO2及びイオン伝導体固体電解質（ＬｉＣｏＯ２）の膜を安定的かつ再現性良く作製するためのスパッタ装置の整備を行った。２０２２年後期は、Ａｌ２Ｏ３基板上にＶＯ２ＬｉＣｏＯ２２の各膜を作製し、種々の成膜条件の検討から、基板温度700℃、成膜圧4mTorrにて安定的に配向膜が出来ることをX線回折と放射光光電子分光による構造・価数評価により評価した。また、全固体トランジスタ化を想定して、ＶＯ２／ＬｉＣｏＯ２多層膜を作製し、ＬｉＬｉｘＶＯ２が生成による絶縁体化を明らかにした。この結果は、放射光X線光電子分光やX線吸収分光によるFermi準位近傍の電子構造の結果からも確認できた。この結果は、全固体酸化還元素子において、電圧印加に伴うＬｉイオンの挿入が可能であることを示唆しており、当初の狙い通りの結果である。