成果報告書詳細
管理番号20160000000620
タイトル平成26年度ー平成27年度成果報告書 エネルギー・環境新技術先導プログラム 新材料・新構造メモリデバイス基盤技術の研究開発
公開日2016/7/20
報告書年度2014 - 2015
委託先名株式会社東芝 国立研究開発法人産業技術総合研究所
プロジェクト番号P14004
部署名イノベーション推進部
和文要約シフトレジスタ型磁壁移動メモリ基盤技術の開発では、安定にビットがシフトすることがシミュレーションから期待された磁壁位置自己補正細線を作製し、動作検証を行った。同細線にて磁壁位置の自己補正効果を確認した。従来型細線とビットシフトを比較評価した結果、従来型細線に比較して1/2に縮小化された多数ビットのシフト動作を確認した。また、メモリ3次元化に欠かせないCVD/ALDによる磁性膜形成技術を開発した。磁性膜形成のためのプリカーサを選定し、成膜条件を最適化した。純度が高い膜形成条件にて磁壁移動メモリ材料に欠かせない垂直磁化を実現した。垂直磁化の起源は界面磁気異方性によることを明らかにした。
 分子メモリ技術の開発では、抵抗変化型分子メモリの実現に必要な課題を抽出し、動作原理の確認を含めたポテンシャル検討を行った。具体的には、オリゴフェニレンエチニレン(OPE)系分子の電流電圧特性をSTS/STMを用いて評価した。この結果、金属に挟まれたニトロ基を有するOPEの分子の系で、スイッチング現象を観測し、動作電圧、スイッチング電圧、動作電流を確認した。また、分子の特性を繰り込んだポーラロンモデルを構築し、ナノ電極に挟まれた分子の電導特性を解析するプログラムを構築した。Landauerモデルを用いたAtomistix ToolKit (ATK)シミュレータを導入し、分子内の電子伝導のパラメータを抽出した。ATKで得られたパラメータはポーラロンモデルで得られたものと整合することを確認した。ポーラロンモデルを用いた解析プログラムを用いて、STS/STMで得られた結果を解析し、分子のスイッチングの要因と保持特性の見積りを行った。この結果からメモリ特性に必要な分子のスイッチングメカニズムと開発課題を明らかにした。
英文要約Title : Research and Development of Fundamental Technology on New Material/New Functional Memory Devices (FY2014-FY2015) Final Report

Two basic technologies for magnetic shift resistor were developed. The first is related to a stable bit shift motion, which is crucial to realize the shift resistor. We developed a memory line structure that is expected to have a self-adjustment function for domain-wall-position. We observed the self-adjustment function in such memory line and confirmed a multi-bit shift motion with bit-size of 1/2 compared with that of an ordinal structure. The second is a magnetic film deposition method using CVD/ALD technique, in order to form conformal films needed to construct the three dimensional memory structures. We first selected the precursor for the magnetic films, and optimized the film growth condition. We realized high-purity cobalt thin films with perpendicular magnetic anisotropy necessary to shift the magnetic bits with low energy. The origin of perpendicular magnetic anisotropy was revealed to be interface-induced magnetic anisotropy.
Resistive-variable molecular memories and their potential were surveyed. The principle theory of operation was considered and problem-solving challenges were extracted. The current-voltage (I-V) characteristics of oligo-phenylene-ethynylene (OPE) molecules were examined by a scanning tunneling microscope/spectroscopy (STM/STS). Consequently, the switching phenomena of nitride OPEs were observed, and then operation voltage, current and switching voltage were measured. The polaron model theory considering the characteristics of molecules was constructed and an analytical program was developed to analyze electric conduction of the molecules sandwiched by metal electrodes. Atomistix ToolKit (ATK) simulator based on Landauer theory was introduced and the electric conduction inside the molecules was explored. The parameters obtained from ATK agreed well with those of the polaron model. The I-V curves obtained by the experiments were analyzed by the polaron analytical program and the origin of switching and retention characteristic were investigated. The switching mechanism for memory was revealed from these results.
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