바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")NanoElectronics Research Division[연구 부서 이사 Kanamaru Masatake] Tominaga Junji 수석 연구원 및 공동 연구 연구소 Green Nanoelectronics Center [Colllaborative Research Institute 이사 Yokoyama Naoki] Collaborative Research Institute는 게르 니움-텔루 리움 알로이와 앙상술 알루 리움의 라미네이케이션 박막 ^슈퍼 격자 위상 변경 필름실온에서 150 ° C에서 온도 범위에서 2000%를 초과합니다magnetoresistive 에볼루션 바카라를 나타냅니다 이 거대한 자석성 에볼루션 바카라는토폴로지 유전체라는 물리적 현상에 의해 발생합니다 또한이 초 라트 라이스 위상 변화 필름은 자기장의 방향에 대한 반응으로 가시 광선 영역 (400 내지 800 나노 미터의 파장)에서 원형 편광에 대한 반사율이 자기-광학적 에볼루션 바카라를 갖는다는 것이 발견되었다
전통적인위상 변경 메에볼루션 바카라 (PCRAM)게르마늄-항 티모니-텔루 리움으로 만든 얇은 합금 필름을 사용하지만,이 기술에서는 게르마늄-텔루 리움 합금과 안티몬-텔루리아 합금이 서로 일치하여 서로의 방향으로 라미네이션되는 슈퍼 로트 티브 타입 상이 메에볼루션 바카라 구조 (계면 단계 변화 메에볼루션 바카라) 코발트 또는 플래티넘으로 만듭니다자기 요소를 사용하지 않고 실온 이상의 온도에서 2000% 이상의 자기 저항 에볼루션 바카라가 생성되었습니다 PCRAM을 사용한 실온에서 거대한 자성상 에볼루션 바카라의 발견은 미래에 수행 될 것이며, 차세대 비 휘발성 기억으로 개발되고있는 PCRAMMagnetoresistive Memory (MRAM)융합 또는 통합다중 값 함수가있는 메에볼루션 바카라 장치로 실현 될 것으로 예상됩니다 또한,Field Effect를 사용한 고속 스위치 작동 가능하지 않은 것으로 보이며, 비 휘발성논리로 적용될 것으로 예상됩니다
이러한 결과는 내각 사무소의 최첨단 연구 개발 지원 프로그램의 지원을 통해 얻었습니다 또한이 기술에 대한 자세한 내용은응용 물리학 편지Volume 99, Issue 15에 게시 됨
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그림 1 Superlattice Phase Change 필름으로 PCRAM 장치의 스위칭 작동
01 전기 저항은 테슬라의 자기장의 경우 실온에서 2000% 감소합니다 자기장이없는 초기 작동은 자기장이있는 경우 빨간색, 파란색이며, 작동이 제거되면 회색입니다
(Copyright: American Institute of Physics)
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차세대 비 휘발성 메에볼루션 바카라로서, 결정과 화합물의 비정질 상태 사이의 전기 저항의 차이를 사용하는 PCRAM, 자기 합금의 자기성으로 인한 전기 저항의 차이를 사용하는 MRAM 및 강한 전기장이 산화물 상태를 변화시키고 결정 상태를 변화시키고 저항 값의 차이를 사용합니다저항 변경 메에볼루션 바카라 (RRAM)그리고 다른 사람들은 관심을 끌고 있습니다 PCRAM과 MRAM은 이미 실용적으로 사용되고 있지만, PCRAM은 메에볼루션 바카라 층을 융점으로 가열하여 비정질 상태를 형성해야하며, 이는 전력 소비가 증가하는 단점을 갖는다 한편, MRAM은 구조적 특성으로 인해 메에볼루션 바카라 셀이 큰 영역을 가지고 있다는 단점을 가지고 있으며 저항의 차이는 PCRAM의 차이보다 작다는 단점이 있습니다 또한 RRAM은 거의 힘을 소비하지만 원칙 자체는 불충분하며 녹음 및 지우기에 대한 반복이 적다는 단점이 있습니다
휴대용 IT 기기와 같은 스마트 폰과 같은 장치가 계속 진화함에 따라, 고형 상태 메에볼루션 바카라의 전력 소비가 크게 감소하고 높은 밀도와 속도가 증가하는 것이 필수적이며 차세대 비 휘발성 메에볼루션 바카라의 개발이 필수적입니다 또한, 개별적으로 발전하고있는 솔리드 스테이트 메에볼루션 바카라 개발을위한 경쟁은 다양한 종류의 개발 및 제조 비용 증가와 같은 회사에 어려운 관리 결정을 내려야합니다
10975_11139백엔드 장치"라는 주제로 현재 구현되고있는 하위 주제입니다 (테마 리더, 신타니 토시미치)
저전력 소비로 작동하는 PCRAM의 개발 2007 년에 시작되었습니다 원자 규모에서 기존의 PCRAM에 사용되는 게르마늄-항 텔루 리움 합금의 위상 변화 과정을 포착함으로써 2004 년에 게르마늄 원자의 결합 원자가가 전기 저항 변화의 원인이라는 것을 발견했습니다 (Aisotech Press 발표 2004 년 9 월 29 일) 그 이후로,이 원리는 원자의 3 차원 무작위 운동에서 1 차원 방향 이동으로의 3 차원 무작위 운동에서 녹지 않고 전기 저항을 변화시키는 인공 화합물의 생성을 연구하기 위해 적용되었다 이 연구는 2010 년부터 최첨단 연구 지원 프로그램의 핵심 주제 중 하나로 자리 잡았 으며이 연구 개발 과정에서 거대한 자성상 에볼루션 바카라의 발견이 발견되었습니다
저전력 소비로 작동하는 PCRAM의 메에볼루션 바카라 층은 게르 루테 루륨 크리스탈 층과 안티몬-텔루 리움 크리스탈 층이 서로 상단에 적층되는 결정질 라미네이트 필름으로 구성됩니다 The thickness of each crystal layer is:첫 번째 원칙 계산라는 양자 역학을 기반으로 한 시뮬레이션에 의해 결정됩니다 Germanium-Tellurium crystals are distortedCubic Crystal, 안티몬-텔루 리움 크리스탈은육각형사이에 다릅니다 그러나, 이들 2 개의 결정 단계가 함께 적층 될 때, 그들은 자연스럽게 육각 결정의 c- 축 (세로 축)과 동일한 방향으로 입방 결정의 정점의 대각선을 연결하는 축을 쌓는다 시뮬레이션에 기초한 각 화합물 층의 두께를 정확하게 제어함으로써, 상이한 화합물로 제조 된 초대형 유사 상 변화 구조 필름이 수득 될 수있다 실제로,이 SuperLattice 필름을 사용하는 PCRAM은 실제로 장치에서 작동 할 수 있으며 이미 기존 장치의 전력의 10 분의 1 미만에서 작동 할 수있는 것으로 입증되었습니다
우리는이 Superlattice 위상 변화 구조 필름을 사용하여 PCRAM이 높은 결정도에도 불구하고 동일한 조성물의 합금 결정보다 높은 수준의 저항 값을 갖는 이유를 분석했습니다 결과적으로, 구성 안티몬-텔루리아 결정 층 (조성 비 2 : 3)은토폴로지 유전체라는 특수 재산으로 인해 발생한다는 것이 발견되었습니다 토폴로지 유전체는 전자 밴드 구조의 일부의 특징적인 한 쌍의 원뿔형 밴드를 가지며, 전자는 원자가 밴드에서 전도 대역으로 이동할 수 있으며 전자의 회전 전류는 유전체의 표면과 가장자리를 통해 흐릅니다 또한,이 토폴로지 유전체는 비교적 무거운 요소의 내부 전자가 빛의 속도에 가까운 속도로 움직이고 자기장 (스핀-성질 상호 작용이라고 함)을 생성하는 특성을 갖는 현상에 의해 생성 된 전기장의 에볼루션 바카라이다 즉, Superlattice Phase Change 필름은 코발트 또는 철과 같은 원래의 강자성 요소를 포함하지 않더라도 필름 내부에 자기장을 생성 할 수 있습니다 그러나 지금까지 토폴로지 유전체 중 어느 것도 매우 저온에서 검증 된 것으로보고되지 않았으며, 그중 어느 것도 실온에서 작동 할 수 없습니다 첫 번째 원리 계산을 사용한 시뮬레이션에서, 최대 200 mmelectron 볼트의 에너지 차이 (Rashba 에볼루션 바카라) was calculated to generate
우리가 실제로 Superlattice 위상 변화 구조 필름을 사용하여 PCRAM 장치를 사용하여 실온에서 자기장으로 인한 저항 변화를 실제로 측정했을 때, 우리는 저항 값이 01 Tesla의 자기장에 의해 2000% 이상 감소하는 거대한 자기 정전 에볼루션 바카라 에볼루션 바카라가 있음을 발견했습니다 (그림 1) 또한 위상 변화에 필요한 전압은 1 볼트에서 2 볼트 사이에서 제어 될 수 있으며, 전류-전압 특성도 사용할 수 있습니다Ohm 's Law13118_13143
더욱이, Superlattice 위상 변화 구조 필름은 실리콘 기판에 제작되고 Rushba 에볼루션 바카라와 함께표면 스핀 편광 전류의 차이 실온에서 측정되었습니다 가시 광선 영역 (400 내지 800 나노 미터의 파장)에서 빛의 반사율은 밴드 갭 근처의 파장에서 빛이 아닌 측정되었다 자기장이 적용될 때, 원형 편광 광의 반사율은 파장과 독립적으로 변경되었다 (도 2) 또한, 적용된 자기장의 방향이 변경 될 때에도 반사율이 변하는 것으로 밝혀졌다
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| 그림 2 실리콘 기판에 제작 된 초음파 변환 필름의 반사 |
| 자기장이 적용됨에 따라 반사율이 변경됨 (그림에서 S 극이 적용되면 반사율이 높음을 보여줍니다) 평균 자기장 크기는 02 Tesla입니다 아르 자형(⊙) S 극의 자기장이 적용될 때의 반사율, r (⊗)는 N-pole 자기장이 적용될 때의 반사이며, 수직 축은 둘 사이의 반사 차이를 보여줍니다 |
이 연구는 인위적으로 제작 된 초고선 위상 단계 변화 구조 막을 사용하여 실온 이상의 온도에서 토폴로지 유전체를 기능하고 RushVA 효과를 활용하는 스피 트로 닉스의 타당성을 더욱 입증 한 세계 최초의 연구입니다 2000%를 초과하는 자기 저항 효과는 지금까지 Ferromagnets에서도 실온에서 달성되지 않았으며, 차세대 하드 디스크의 헤드와 같이 메에볼루션 바카라를 초과하는 초대 위상 변경 구조가있는 새로운 장치
이 발견은 PCRAM의 녹음 필름을 인공 슈퍼 라트방 구조 필름으로 대체함으로써 전력 소비를 줄일뿐만 아니라 외부 전기 및 자기장의 독립적 인 변화에 따라 위상 변화를 가능하게하고 관련 전기 저항을 제어한다는 것을 의미합니다 지금까지 PCRAM과 MRAM은 완전히 다른 메에볼루션 바카라로 간주되었지만,이 발견을 통해 단일 메에볼루션 바카라 필름으로 작업 (전기 및 자기)을 모두 수행 할 수 있으며, 매개 변수를 독립적으로 제어하여 다중 값을 달성 할 수 있으며, 미래에는 PCRAM과 MRAM을 결합한 초고속 밀도 고형 상태 메에볼루션 바카라가 예상 될 수 있습니다 앞으로이 프로젝트는 이러한 결과를 고려하여 PCRAM 및 MRAM을 통합하는 완전히 새로운 메에볼루션 바카라의 연구 및 개발을 발전시킬 것입니다