― 新記録方式による高密度次世代不揮発性メモリ ―（真島豊教授）
面内分極を用いた2次元強誘電半導体メモリを開発
― 新記録方式による高密度次世代不揮発性メモリ ―（真島豊教授）
東工大プレスリリース 2023年08月23日
東京工業大学 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所の真島豊教授の研究グループは、2次元強誘電半導体α-In2Se3をギャップ長100 nmのナノギャップ電極上に転写したボトムコンタクト構造において、面内分極を用いた新記録方式による不揮発性メモリを開発した。
強誘電体メモリは電源を切ってもデータを保持できる不揮発性メモリとして、大きな注目を集めている。特に2次元（2D）ファンデルワールス（VdW）半導体材料のα相セレン化インジウム（α-In2Se3）は、原子スケールでの強誘電性や光電性、半導体性を有しているため、高速の不揮発性メモリ材料として理想的である。しかしこれまでのα-In2Se3メモリは、ギャップ長がマイクロメートルオーダーで、α-In2Se3上にソース／ドレイン電極を形成するトップコンタクト型であったため、チャネル部が面内分極反転する不揮発性α-In2Se3メモリは実現していなかった。
本研究では、ギャップ長100 nmのナノギャップからなるソース／ドレイン電極上にα-In2Se3を転写する、ボトムコンタクト型強誘電体メモリ構造を採用した。これにより、ドレイン電圧で抗電界に匹敵する横方向電界をチャネル間に印加し、面内分極反転に基づく強誘電半導体不揮発性メモリを実現した。このメモリには、103に達するON/OFF比と、17時間以上のリテンション（データ保持時間）、1,200サイクル以上の耐久性があり、面内分極を利用した幅広い応用が可能であることが確かめられた。
このナノチャネルボトムコンタクト型強誘電半導体α-In2Se3メモリでは、面内分極が横方向電界によって再配列するため、次世代のマルチレベルセル（MLC）に相当する様々な記憶状態が得られる可能性がある。ギャップ長を微細化したナノチャネル強誘電半導体メモリは、高密度な次世代不揮発性メモリとして、産業用途への応用が期待される。
今回の成果は、ナノスケール材料科学技術分野で権威ある学術誌の1つであるAdvanced Science（Willey）のオンライン版へ8月11日（現地時間）に掲載された。
掲載誌 : Advanced Science
論文タイトル : Bottom Contact 100 nm Channel-Length α-In2Se3 In-Plane Ferroelectric Memory
著者 : Shurong Miao, Ryosuke Nitta, Seiichiro Izawa, and Yutaka Majima
DOI: 10.1002/advs.202303032
詳細は東工大ニュースをご覧ください。
