ニッケル酸化物の抵抗変化を用いた不揮発性メモリの基礎研究

西, 佑介; 岩田, 達哉; 木本, 恒暢

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ファイル	フォーマット	サイズ	閲覧回数	説明
eme_19_01_005	pdf	6.35 MB	20

論文情報

タイトル	ニッケル酸化物の抵抗変化を用いた不揮発性メモリの基礎研究
別タイトル	Fundamental Research of Nonvolatile Memory utilizing Resistive Switching Property of Nickel Oxide
タイトル (ヨミ)	ニッケル　サンカ　ブツ　ノ　テイコウ　ヘンカ　ヲ　モチイタ　フ　キハツ　セイ　メモリ　ノ　キソ　ケンキュウ
著者	西, 佑介西, 佑介
	岩田, 達哉岩田, 達哉
	木本, 恒暢木本, 恒暢
著者の別表記	Nishi, Yusuke
	Iwata, Tatsuya
	Kimoto, Tsunenobu
キーワード等	NiO
	ReRAM
	アニール
	欠陥準位
	anneal
	defect level
抄録	抵抗変化特性を有するニッケル酸化物(NiO)薄膜が、抵抗変化型不揮発性メモリ(ReRAM)用材料の1つとして近年大いに注目されている。まず、白金(Pt)を電極としたNiO/Pt構造に対して、02とAr雰囲気中で400℃から1000℃までのアニールを行った。アニールによってNiO薄膜の結晶化が進行し、抵抗値が増加する傾向にあることを確認した。特にAr雰囲気中で高温アニールを行った試料では高抵抗状態で複数の抵抗値が観測され、多値化の可能性が示唆された。また、NiO薄膜をn型シリコン(Si)基板上に堆積してpn接合を作製し、アドミッタンス法という手法を用いて電気伝導に寄与するキャリアが存在しうる欠陥準位の深さや密度を検出した。酸素組成が1.07であるNiO薄膜において、室温における放出時定数2.3μsである単一の欠陥準位が、価電子帯端からの深さ約170meVに存在していることがわかった。この値は、Pt/Ni01o/Pt積層構造の初期状態もしくは高抵抗状態での抵抗の活性化工ネルギーと同等である。正孔をトラップする深さ170meVの位置に存在する欠陥準位からの正孔の熱励起によるバンド伝導を示唆するものと考えられる。
抄録	Nickel Oxide (NiO) showing a resistive switching property has recently attracted extensive interest as one of the materials for ReRAM. At first rapid thermal annealing in 02 and Ar gas atmospheres was performed for as-deposited NiO/Pt structures at temperature of 400°C to I00 0℃ During annealing the crystallization ofNiO occurs and the resistance of the films increases. The samples annealed at high temperature especially in Ar gas atmosphere exhibit a few ranges of resistance in the high-resistance state, which indicates that annealing process ofNiO thin films has potential of realization of multiple resistive switching. Moreover, an energy level above a valence band edge and density of defects in NiO thin films deposited on n-Si substrates were characterized by admittance spectroscopy. A Ni0107 thin film turned out to include a localized single defect level. The emission time constant at room temperature of the defect level and the energy level above the valence band edge were 2.3μs and about 170 meV, respectively. This value was equivalent to the activation energy of the resistances in both initial state and high-resistance state at a Pt/Ni01 07/Pt stacking structure. Band conduction with holes thermally excited from the defect level may be dominant.
公開者	電気材料技術懇談会
公開者 (ヨミ)	デンキ　ザイリョウ　ギジュツ　コンダンカイ
掲載誌名	電気材料技術雑誌
巻	19
開始ページ	5
終了ページ	11
刊行年月	2010-12-10
URL	http://hdl.handle.net/11094/76854
言語	日本語
カテゴリ	本学関連学会 Related Societies
カテゴリ	電気材料技術雑誌 / 第19巻

著者版フラグ	publisher
NII資源タイプ	学術雑誌論文
ローカル資源タイプ	本学関連学会
dcmi資源タイプ	text
DCTERMS.bibliographicCitation	電気材料技術雑誌.19 P.5-P.11
DC.title	ニッケル酸化物の抵抗変化を用いた不揮発性メモリの基礎研究
DCTERMS.alternative	Fundamental Research of Nonvolatile Memory utilizing Resistive Switching Property of Nickel Oxide
DC.creator	西, 佑介
	岩田, 達哉
	木本, 恒暢
DC.creator	Nishi, Yusuke
	Iwata, Tatsuya
	Kimoto, Tsunenobu
DC.publisher	電気材料技術懇談会
DC.language" scheme="DCTERMS.RFC1766	日本語
DCTERMS.issued" scheme="DCTERMS.W3CDTF	2010-12-10
DC.identifier" scheme="DCTERMS.URI	http://hdl.handle.net/11094/76854
DC.subject	NiO
	ReRAM
	アニール
	欠陥準位
	anneal
	defect level
DCTERMS.abstract	抵抗変化特性を有するニッケル酸化物(NiO)薄膜が、抵抗変化型不揮発性メモリ(ReRAM)用材料の1つとして近年大いに注目されている。まず、白金(Pt)を電極としたNiO/Pt構造に対して、02とAr雰囲気中で400℃から1000℃までのアニールを行った。アニールによってNiO薄膜の結晶化が進行し、抵抗値が増加する傾向にあることを確認した。特にAr雰囲気中で高温アニールを行った試料では高抵抗状態で複数の抵抗値が観測され、多値化の可能性が示唆された。また、NiO薄膜をn型シリコン(Si)基板上に堆積してpn接合を作製し、アドミッタンス法という手法を用いて電気伝導に寄与するキャリアが存在しうる欠陥準位の深さや密度を検出した。酸素組成が1.07であるNiO薄膜において、室温における放出時定数2.3μsである単一の欠陥準位が、価電子帯端からの深さ約170meVに存在していることがわかった。この値は、Pt/Ni01o/Pt積層構造の初期状態もしくは高抵抗状態での抵抗の活性化工ネルギーと同等である。正孔をトラップする深さ170meVの位置に存在する欠陥準位からの正孔の熱励起によるバンド伝導を示唆するものと考えられる。
DCTERMS.abstract	Nickel Oxide (NiO) showing a resistive switching property has recently attracted extensive interest as one of the materials for ReRAM. At first rapid thermal annealing in 02 and Ar gas atmospheres was performed for as-deposited NiO/Pt structures at temperature of 400°C to I00 0℃ During annealing the crystallization ofNiO occurs and the resistance of the films increases. The samples annealed at high temperature especially in Ar gas atmosphere exhibit a few ranges of resistance in the high-resistance state, which indicates that annealing process ofNiO thin films has potential of realization of multiple resistive switching. Moreover, an energy level above a valence band edge and density of defects in NiO thin films deposited on n-Si substrates were characterized by admittance spectroscopy. A Ni0107 thin film turned out to include a localized single defect level. The emission time constant at room temperature of the defect level and the energy level above the valence band edge were 2.3μs and about 170 meV, respectively. This value was equivalent to the activation energy of the resistances in both initial state and high-resistance state at a Pt/Ni01 07/Pt stacking structure. Band conduction with holes thermally excited from the defect level may be dominant.
citation_title	ニッケル酸化物の抵抗変化を用いた不揮発性メモリの基礎研究
citation_author	西, 佑介
	岩田, 達哉
	木本, 恒暢
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citation_firstpage	5
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	defect level

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