Nanotechnology Research Division, Nanotechnology Research Division, Nanotechnology Research Division, 바카라 커뮤니티 (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 "AIST"라고 불림) Nanotechnology Research Division [Minami Shinji 연구 부서, Minami Shinji 연구 부서] Adakanga Hirohuki, Nanostrucation의 공동 부사장, Nanostritation of Nanostructation with of and a akirohuki 저전력 소비 및 고속 운영 성능으로 비 휘발성 비 휘발성 성능을 제공하기 위해 회사 (이하 "Sharp"라고 함)저항 변경 바카라 필승법 요소 (저항 랜덤 액세스 바카라 필승법: 바카라 필승법)성공적으로 개발되었습니다
지금까지 바카라 필승법은 차세대 초대형 메모리의 후보가 될 것으로 예상되었지만, 메모리의 실제 사용에 필수적인 저전력 소비와 고속 작동을 입증함으로써이를 달성하는 방법이 열렸습니다 이번에 개발 된 바카라 필승법은 탄탈 (TA) 전극 및 코발트 (CO) 산화물로 구성된 매우 단순한 금속/산화물 결합을 기반으로 기본 구조를 가지고 있습니다 우리의 공동 연구 그룹은이 정션 인터페이스에서 나노 미터 스케일에서 전기 화학 반응을 정량적으로 제어하여 개선 된 메모리 작동을 달성했습니다 또한,이 바카라 필승법 제조 방법은 기존 반도체 제조 공정과 매우 일치합니다 또한, 특수 처리가 필요한 귀금속 전극이나 원료와 같은 고가의 구성 요소를 사용하지 않기 때문에 개발 된 바카라 필승법은 비트 비용 경쟁력이 우수 할뿐만 아니라 에너지와 자원을 절약하는 메모리에서도 우수합니다
앞으로 정보 및 전자 제품 분야에서 많은 양의 정보를 고속으로 교환 할 수있는 기능이있는 요소가 점점 더 중요 해지고 있으며, 이번에 개발 된 바카라 필승법이 차세대 비 휘발성 메모리 장치가 될 것으로 예상되며, 이는 에너지 절약의 열쇠입니다
이 연구는 NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization)에 대해 수행되었다는 점에 유의하십시오 이 연구의 결과는 2008 년 9 월 26 일에 Tsukuba International Conference Center (Tsukuba City, Ibaraki Prefecture)에서 개최 된 International Solid State Elements and Materials Conference에서 발표 될 것입니다
대용량 정보를 고속으로 처리 할 필요가 있으므로 매우 대량 용량, 저전력 소비 및 고속 처리를 가진 차세대 바카라 필승법 장치로 사용할 수있는 장치 개발이 필요합니다
바카라 필승법은 금속 전극 사이에 샌드위치 된 전이 금속 산화물 필름을 갖는 메모리 요소이며 산화물 필름의 전기 저항의 변화를 메모리 정보로 사용하며, 저전력 소비 및 대용량 데이터의 고속 재 작성을 가진 차세대 메모리가 될 것으로 예상됩니다 이러한 기능을 결합하여 처음으로 차세대 디지털 AV 장치 및 기타 장치에 널리 적용될 수 있습니다 그러나, 바카라 필승법의 전이 금속 산화물 필름의 저항 변화를 정량적으로 제어하기위한 방법이 개발되지 않았으며, 그 특징을 사용하는 요소를 실현하기가 어려웠다
1997 년 Atom Technology Research Institute (JRCAT)에서시험 기반 Perovskite- 타입 전이 금속 산화물발견되었습니다 이 연구에서 영감을 얻은 현장 유발 저항 변화에 대한 연구가 시작되었고 2002 년에 Houston University는 Ternary Perovskite 형 전이 금속 산화물을 사용하여 기억을 발표했습니다 또한 2004 년경부터이진 전이 금속 산화물를 사용하여 저항 변화 바카라 필승법가 방출되면 현재 반도체 기술과의 호환성이 우수하기 때문에 많은 관심을 끌었습니다
한편, 2000 년에 금속-변형 반도체 하이브리드 구조에서 저항 스위칭 현상은 JRCAT에서 발견되었으며, 그 후 Nedo 나노 기능 합성 기술 프로젝트는 저항 전환 현상의 기원을 밝히고 연구를 적용하는 것이 포함되었습니다 프로젝트가 완료된 후, 저항성 스위칭 현상을위한 바카라 필승법 응용 프로그램에 대한 연구는 NEDO 나노 기술 및 고급 구성 요소 실제 사용 (Nanotech Challenge)의 연구 개발로 전달되었으며, 이는 AIST, Sharp, Ulvac Co, Ltd 및 Osaka University 간의 수직 협업을 포함하며 오늘날까지 계속되었습니다
이 맥락에서, 2006 년 말 Sharp and Aist는 바카라 필승법 요소의 저항 변화 현상에 정보가 저장되는 저항 변화 부분 이외의 저항 성분에 중점을 두었으며, 저항 성분을 설정하여 각 구성 요소의 작동 속도를 높이는 데 성공했으며, 이는 이전에 다른 정보를 작성하고에 대해서는 정보를 작성하지 않았다 읽기/재 작성 시간은 각각 약 10 나노초 (1/100,000,000 초)이며, 이는 고속 작동이 특징입니다magnetoresistive random access memory (MRAM)와 비교할 수 있습니다 그러나 낮은 전류 및 고속 작업을 동시에 만족시키고 바카라 필승법 작업을 정량적으로 제어하는 것은 불가능했습니다
이 개발에서, 우리는 고체 화학에 대한 지식을 사용하여 금속 전극과 산화물 물질의 조합을 최적화하고, 계면에서 나노 미터 규모의 TA- 산화물 인터페이스 계층을 형성함으로써 저 전류 및 고속 작동을 달성 할 수있는 방법을 성공적으로 개발했으며, 또한 작동 전류 (즉, 각 상태에서 요소의 저항 값)를 제어하도록 관리합니다
그림 1은 이번에 개발 된 바카라 필승법의 재 작성 작업을 보여줍니다 CO 산화물 층에서 나노 미터 규모 TA 산화물 층으로의 산소가 전달됨에 따라, 메모리 장치의 저항은 감소한다 반대로, 산소가 TA 산화물 층에서 CO 산화물로 전달되고 계면 상태가 원래 상태로 돌아 오면, 메모리 장치의 저항이 증가한다
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그림 1 : 바카라 필승법 작동의 설명 다이어그램
전도성 코발트 (CO) 산화물은 전극 사이에 끼워지고, TA 산화물 층은 양극 측의 탄탈륨 (TA) 전극과의 계면에서 형성된다 CO 산화물과 TA 산화물 층 사이의 산소 이온의 교환에 의해 바카라 필승법 작동이 수행된다 전압 펄스에 의해 양극 측의 TA 산화물에서 전도성 경로가 형성되면 전극 사이의 저항이 감소하고 바카라 필승법가 켜집니다 (오른쪽 다이어그램) 전류-유도 산화 반응이 발생하면 전도성 경로가 차단되고 전극 사이의 저항이 상승하여 바카라 필승법가 꺼져 (왼쪽)
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TA는 CO보다 산화 될 가능성이 높으므로,도 2에 도시 된 바와 같이, TA 산화 층은 계면에서 자동으로 형성된다
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그림 2 : 이번에 개발 된 바카라 필승법 장치의 변속기 전자 현미경 사진
바카라 필승법 장치의 단면에있는 양극 쪽의 인터페이스 구조가 확대되었습니다 고체 화학적 산화가 발생하기 쉬운 TA 전극의 산화물 층은 TA 전극과 CO 산화물 사이의 계면에서 자동으로 형성된다
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메모리 작동 중 산화 및 감소에 관여하는 산소 이온의 양은 다시 쓰기 동안 사용되는 전압 및 전류 펄스에 의해 정량적으로 제어 될 수있다 무화과 도 3은 작동 전류가 100 내지 200 마이크로 람퍼로 제어 될 때 바카라 필승법 요소의 ON/OFF 동적 작동의 평가 결과를 도시한다
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그림 3 : 이번에 개발 된 바카라 필승법 장치의 ON/OFF 작동 특성
높이가 22 볼트의 50 나노초 펄스가 그림 1의 오프 상태에서 바카라 필승법 요소에 적용되어 (왼쪽) 켜집니다 14 볼트 높이의 50 나노초 펄스가 역 방향 (오른쪽 다이어그램)으로 적용될 때 그림 1의 ON 상태의 바카라 필승법 요소가 꺼집니다
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이제 낮은 전류에서 고속으로 작동 할 수 있으므로 메모리 작동에 필요한 트랜지스터를 더 작게 만들 수 있으며, 이는 바카라 필승법이 초 미세 메모리 요소가 될 수 있음을 나타냅니다
이전에, 고귀한 금속 전극은 산화물을 사용하여 기억에 사용되었습니다 그러나 이번에 개발 된 바카라 필승법은 귀금속을 사용하지 않고 안정적인 메모리 작동을 달성했습니다보완 금속 산화물 반도체 (CMOS)사용될 수 있으며이 비 휘발성 메모리는 에너지 절약 및 자원 절약에 기여합니다 또한, 초대형 메모리로 상용화되면 바카라 필승법은 현재 제조 공정과 매우 일치하여 새로운 자본 투자를 줄이기 때문에 비트 비용이 경쟁이 치열한 것으로 간주됩니다
앞으로 우리는 통합 회로를 사용하여 신뢰성 테스트를 수행하고 통합 및 대량 생산 기술을 개발하고 실제 응용 프로그램 및 상용화를 신속하게 구현하는 것을 목표로합니다