저전력 메모리 장치에 기여하는 새로운 바카라 족보가 성공적으로 개발되었습니다

Uehara Masato의 연구팀, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 ANIST”라고 언급), Akiyama Morito, Akiyama Morito, 히라 타 Kenji, 앵글 그래 니 스리 아야 (ANGGR바카라 족보NI SRI AYU, 및 히로시 쿠시 교수, 히로시 히로이, 히로시 쿠시, 히로시 쿠시, 히로시 쿠시, 히로시 쿠시) 국립 과학 기술 대학 (National University of Science and Technology)의 재료 과학 기술 학부 (Department, Department)는 강유전성 메모리의 후보자 인 GASCN의 약점 인 높은 작동 전압을 개선하는 새로운 재료를 개발했습니다

IoT 및 바카라 족보의 스프레드로서 정보 장치에 설치된 장치의 전력 소비를 줄여야 할 필요성이 훨씬 높아집니다 차세대 저전력 소비비 휘발성 메모리가 될 것으로 예상되지만 Gascn은 안정적인 결정, 우수한 내열성이며 주요 요인입니다잔류 편광가치가 있고 간단한 방식으로 제작 될 수 있기 때문에 유망한 후보입니다 하지만 바카라 족보 내부편광를 반전시키기 위해서는 큰 전기장이 필요하며,이 바카라 족보의 약점은 GasCN을 사용한 강유전성 메모리의 작동 전압이 높다는 것입니다 Gascn 결정에서 SC 농도가 높을수록 전압을 감소시킬 수 있지만, 현재 44% 농도는 한계로 간주되었다

이번에는 통계적 방법을 사용하여 제조 공정의 조건을 검토하여 SC 농도가 53% 인 GasCN 결정을 개발했습니다 결과적으로, 우리는 편광을 반전하는 데 필요한 전기장을 낮추는 데 성공했으며, 이전 모델에 비해 GASCN을 사용하여 강유전성 기억의 작동 전압을 60% 줄일 수있는 전망을 달성했습니다 이 기술은 질화물을 사용하여 저전력 비 휘발성 기억을 실질적으로 사용할 것으로 예상됩니다

이 연구 결과에 대한 세부 사항은 2024 년 12 월 2 일에 제공 될 예정입니다APL 바카라 족보"에 게시 됨

IoT와 바카라 족보가 더 인기를 얻음에 따라 사용 된 장치의 전력 소비 및 CO₂배출량 증가에 대한 우려가 있으며 장치의 저전력 소비에 대한 수요가 있습니다스토리지 클래스 메모리로 알려진 장치이며, 낮은 전력 소비 및 비 휘발성 특성을 가진 강유전성 기억을 활용할 것으로 예상됩니다

스토리지 클래스 메모리를 위해 강유전체 메모리에 사용되는 바카라 족보로 다양한 요소가 추가 된 HFO₂(HFO₂시리즈)는 가장 가능성이 높은 것으로 간주됩니다 HFO₂시스템의 잔류 분극의 크기는 20 µc/cm²그것에 관한 것입니다 그러나 내열과 직접 관련된 결정의 안정성, 제조 공정 비용 및 높은 환경 부담과 같은 다양한 문제가 있습니다

반면에 Gascn은 안정적인 결정이며 우수한 내열성을 가지고 있으며 HFO의 편광 값을 갖는다₂강유전 전기의 분극 값의 4 배 이상을 가지며, 강유전 전기 중에서 가장 큰 분극 값이며 Gascn은스퍼터링 방법의 간단한 방법 이후 비교적 작은 환경 영향 방법으로 제작 될 수 있으며 GASCN을 사용하여 우수한 메모리 장치를 실현할 것으로 예상됩니다 그러나 편광을 반전해야합니다전극 강도(강제 전기장) is hfo₂GASCN의 약점은 시스템보다 약 2 배나 큰 것이었다 이 전계 강도는 Gascn을 사용하여 강유전성 메모리의 작동 전압에 비례하므로 강제 필드를 줄이는 것이 해결되어야하는 중요한 문제입니다 이전의 연구 결과에 따르면 GASCN 결정에서 SC 농도를 증가시키는 것은 이러한 약점을 극복하는 데 효과적이라는 것을 시사합니다 그러나, SC 농도를 증가 시키면 결정 성이 감소한다Ferroelectric| 더 이상 표시되지 않습니다 이전의 실험에 따르면, 전기성을 유지할 수있는 SC 농도의 상한은 44%이며, 결정 성을 낮추지 않고 SC 농도를 최대한 많이 증가시켜야한다는 것이 밝혀졌다

바카라 족보ST는 우수한 압전 물질이며, 세계 최초의 알루미늄 (ALN)을 스칸디움 (SC)과 최초의 세계로 혼합 한 최초의 세계입니다AIST : 높은 압전적 특성을 나타내는 질산 바카라 사이트 쿠폰물)와 질화 갈륨 (GAN)을 SC (2017 년 8 월 31 일에 Anist Press의 애니메이션) 최근에, 이들들은 열중 성 특성을 나타낸다는 것이 밝혀졌다 강유전체는 분극이라는 특성을 가지며, 분극은 전기 제어 (= 서면) 및 측정 (= 읽기)이기 때문에 비 휘발성 메모리의 바카라 족보로 사용됩니다 2019 년에 우리는 도쿄 기술 연구소 (현재 도쿄 과학 대학교)와 협력하여 ALSCN과 GASCN의 강유전성을 연구하기 시작했으며 2020 년에는 9 NM의 두께가있는 ALSCN 얇은 필름에서 전 세계 최초의 성공적인 시연 (AIST : 높은 강바카라 하는 법성이있는 질화물 강바카라 하는) 표 1은 ALSCN 및 GASCN의 특성을 보여줍니다 이것들은 안정적인 결정이며 고온에서도 안정적인 성능을 보인다고합니다 또한 편광 값은 다양한 강유전체 중에서 가장 큰 값 중 하나이며 HFO₂시리즈 크기의 4 ~ 5 배 대형 잔류 분극은 작은 영역에서도 충분한 저장 용량을 허용하므로 높은 통합에 유리하며 메모리 용량을 증가시킵니다 그러나,이 바카라 족보의 도전은 편광 역전에 필요한 전기장 강도 (강제 장)가 높았으며 장치를 사용할 때 전력 소비가 증가했다는 것이었다 이번에는 전기장을 줄이기 위해 노력했습니다

이 연구 개발은 일본 과학 홍보 협회 (JSPS) JSPS JP21H01617 (2021-2023) 및 JP 22H01784 (2022-2025)에 의해 지원되었습니다

그림 1은 강유전성 바카라 족보의 특성을 보여주는 그래프입니다 예를 들어, 그림의 빨간색 화살표에 표시된 것처럼 강하 전기 바카라 족보에 적용되는 전기장을 변경하면 하향 편광은 상향 편광으로 변경됩니다 현재 전기장을 강제 필드라고합니다 강유전질의 작은 강제 분야는 편광을 조작하는 데 필요한 전압을 줄이기 위해 설계 될 수 있습니다 다시 말해, 바카라 족보가 강유전성 메모리로 사용될 때 전력 소비를 줄입니다 또한, 주황색 화살표에 도시 된 바와 같이 전기장이 0으로 감소 될 때의 편광은 잔류 분극이라고한다 잔류 분극이 클수록 메모리 통합이 높아집니다

이전의 연구에 따르면 SC 농도를 증가시키는 것은 강제 필드를 낮추는 데 효과적이며 특히 GASCN이 ALSCN보다 SC 농도를 증가시키는 것이 더 쉽다는 것을 발견했습니다 그러나, SC 농도가 증가함에 따라 GASCN의 결정도가 감소하고 결정도 보장 된 SC 농도 (SC/GA+SC 비율)의 최대 값은 44%에 불과하다는 것이 밝혀졌다 이번에는 통계적 방법을 사용하여 제조 공정을 최적화했으며 GASCN의 결정도를 유지하면서 SC 농도를 53% (가장 높은)로 증가시키는 데 성공했습니다 또한, SC의 농도가 증가함에 따라, 강제 전기장은 상당히 감소되었다 표 1 및도 3에 도시 된 바와 같이, 가장 낮은 강제 필드 값은 대략 15 mV/cm이며, 기존의 GASCN (44% SC 농도)의 절반 미만으로 질화물 강유전에 대한 세계에서 가장 작은 값이된다 이 값은 현재 강유전성 메모리의 바카라 족보로 주목을 받고 있습니다₂와 같은 수준입니다 시스템, 그리고 GASCN의 잔류 편광을 이동시키는 데 필요한 전기장 강도를 충분히 줄일 수 있다고 말할 수 있습니다 다시 말해, GASCN을 사용하여 강유전성 메모리의 작동 전압을 감소시키는 문제가 해결되었으며, 표 1 및도 3에서 볼 수 있듯이, 우리는 높은 잔류 분극과 낮은 강제 필드를 갖는 강유전전을 성공적으로 개발했다

또한, 내구성은 메모리 장치에서 강유 전기를 사용할 때도 중요한 특성입니다 내구성을 조사하기 위해, 우리는 분극 반전의 반복 저항을 평가했으며, 오늘 개발 한 Gascn은 10⁸쓰기 작업을 견딜 수 있음이 확인되었습니다 그림 5는 양극과 음의 반전을 반복하더라도 편광 역전이 반복 될 때마다 잔류 분극 값을 보여줍니다⁸잔류 분극 값이 시간까지 유지된다는 것을 알 수 있습니다 이것은 기존의 질화물 강유전체의 저항보다 약 100 배 높은 세계에서 가장 높은 가격입니다

이번에는 150 ° C 미만으로 영화를 성공적으로 형성했습니다 HFO₂강유전성 기억의 제조에는 일반적으로 400-600 ° C 이상의 높은 온도가 필요하며 장치를 구성하는 다른 재료에 영향을 줄 우려가 있습니다 GASCN은 제조를 위해 저온을 필요로하므로 메모리 장치의 메모리 셀을 계산 셀에 근접하게 가져올 수 있습니다 메모리와 계산 셀 사이의 전송에서의 전력 소비는 바카라 족보 칩에 문제가 있으며, 이러한 근접성이 달성 될 수 있다면 전력 소비가 줄어들 수 있습니다

우리는 강유전성 메모리의 바카라 족보 인 SC 농도가 높은 새로운 GASCN을 개발했으며, 전력 소비로 작동하는 강유전성 메모리를 실현할 가능성을 확립했습니다 앞으로, 편광 역전 메커니즘을 설명하는 것 외에도, 우리는 강유전성에 대한 기판 및 전극이있는 인터페이스의 영향을 조사 할 것이며, 강유전 메모리 장치의 제조를위한 GasCN 바카라 족보의 특성을 제어하는 기술을 확립 할 것이다

또한 터널 정션 Ferroelectric Memory는 가장 낮은 전력을 소비 할 수있는 메모리로 간주되지만 아직 실용적으로 사용되지 않았습니다 잔류 분극이 크고 강제적 인 필드를 갖는 GASCN은 이에 대한 바카라 족보로 예상 될 수 있지만 더 얇은 필름이 필요합니다 우리는 Gascn Ultra-Thin Film 기술이 미래에 중요 할 것이라고 믿습니다

게시 된 잡지 :APL 바카라 족보
논문의 제목 : 우수한 압전 및 강유전성 특성 SC_xga_{1 -x}n SC 농도가 높은 합금
저자 : Masato Uehara, Kenji Hiroshima, Yoshiko Nakamura, Sri Ayu Anggr바카라 족보ni, Kazuki Okamoto, Hiroshi Yamada, Hiroshi funakubo, Morito Akiyama
doi :https : //doiorg/101063/50236507

비 휘발성 메모리

메모리는 디지털 데이터를 보유하는 구성 요소 또는 매체이며, 비 휘발성 메모리는 전원을 공급하지 않고 메모리를 유지하는 메모리입니다 전원이 없으면 디지털 데이터를 보유 할 수없는 메모리는 변동성있는 메모리입니다 비 휘발성 강유전성 메모리는 강유전성 바카라 족보를 사용한 비 휘발성 기억을 나타냅니다[참조로 돌아 가기]

잔류 편광

전기장이 0 일 때 편광 부피[참조로 돌아 가기]

편광

쌍극자 모멘트의 단위 부피당 백분율로 정의되며, 이는 양수 및 음전하 쌍입니다 그것은 물체에서 전하의 공간 분포에서 바이어스의 정도를 나타냅니다[참조로 돌아 가기]

스토리지 클래스 메모리

DRAM (Dynamic Random Access Memory) 사이의 중간 위치에 위치한 장치는 일시적으로 프로그램과 데이터를 저장하는 "메인 메모리"와 장기 스토리지 용 "저장"인 "스토리지"입니다 DRAM과 비슷한 고속도의 읽기 및 쓰기 성능을 가지고 있지만 비 휘발성이 없으므로 전원이 꺼지는 경우에도 데이터가 손실되지 않습니다[참조로 돌아 가기]

스퍼터링 방법

박막을 제조하는 방법으로서, 비교적 저온에서 진공 상태로 증착 될 수 있습니다 입자가 고속으로 물체에 닿으면 원자가 튀어 나옵니다 (스퍼터링) 이것은 실리콘과 같은 기질 상에 증착되고 원하는 결정을 성장시켜 박막을 형성한다[참조로 돌아 가기]

Ferroelectric

바카라 족보 내의 편광 방향을 외부 전기장에 의해 역전시킬 수있는 특성 이 특성을 가진 물질을 강유전체라고합니다[참조로 돌아 가기]

전극 강도

단위 길이 당 전압[참조로 돌아 가기]

강제 전기장

전기 전기 현상에서 편광을 반전하는 데 필요한 전극장 강유전성 바카라 족보가 비 휘발성 메모리로 사용되면 강제 필드가 작을수록 전력 소비가 작습니다[참조로 돌아 가기]