| 講演名 | 2016-12-12 第一原理計算による多結晶酸化物薄膜の抵抗変化メカニズムの検討 森山 拓洋(鳥取大), 肥田 聡太(鳥取大), 山崎 隆浩(物質・材料研究機構), 大野 隆央(物質・材料研究機構), 岸田 悟(鳥取大), 木下 健太郎(鳥取大), |
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| 抄録(和) | 抵抗変化メモリ(ReRAM)の実用化において, 金属酸化物(MO)内に生成される導電性パスの物性解明が必須である. 薄膜導電性パスの直接的な物性調査は困難であるため, 第一原理計算を用いた導電性パスの物性予測が盛んに行われている. しかし, 実際のReRAM素子の大半が多結晶薄膜で構成される一方, 第一原理計算ではバルク単結晶が計算モデルとして採用されることが殆どであり, 多結晶薄膜の粒界における導電性パス生成機構の検討が不十分である. 本論文では, 多結晶NiO薄膜における抵抗変化が粒界で生じることを実験的に示した. また, 第一原理計算を用いて, 粒界での微視的な抵抗変化機構も予測した. NiO表面の伝導性が面方位に依存することに着目し, 多結晶NiO薄膜の粒界を構成する表面の再構成によって抵抗変化が生じ得ること確認した. MgOにおいても同様の傾向を示すことが確認されたことから, 微小表面のタイリングによってMOにおける粒界表面の多様な伝導性の変化を説明するモデルを提案した. |
| 抄録(英) | For practical use of Resistive Random Access Memory (ReRAM), clarifying physical properties of conducting path created in a metal oxide (MO) is important. These days, many studies predict characteristics of conducting path by using first-principles calculations, due to difficulties of direct observation of them. However, many calculations adopt TMO bulk single crystal model, whereas many ReRAM samples used in experiments consist of polycrystalline thin film, which means that the formation of conducting path in grain boundary of MO polycrystalline thin film is not considered in calculations. In this study, we experimentally clarified that the resistive switching is caused in the grain boundaries of the polycrystalline NiO film. Focusing on the surface orientation-dependences of MO surface conductivities, we also executed a first-principles molecular dynamics (MD) simulation at a finite temperature and clarified the drastic change of conductivity by a small amount of atom migration on the NiO grain surfaces. Since the MgO has the same tendencies, we suggested a model that can explain changes of the conductivities on MO grain surfaces by tiling micro surfaces that have various conductivities. |
| キーワード(和) | ReRAM / 粒界 / 第一原理計算 / NiO / MgO |
| キーワード(英) | ReRAM / Grain boundary / First-principles calculation / NiO / MgO |
| 資料番号 | EID2016-18,SDM2016-99 |
| 発行日 | 2016-12-05 (EID, SDM) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SDM / EID |
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| 開催期間 | 2016/12/12(から1日開催) |
| 開催地（和） | 奈良先端科学技術大学院大学 |
| 開催地（英） | NAIST |
| テーマ（和） | シリコン関連材料の作製と評価 |
| テーマ（英） | Fabrication and Evaluation of Silicon Related Materials |
| 委員長氏名（和） | 国清 辰也(ルネサス エレクトロニクス) / 志賀 智一(電通大) |
| 委員長氏名（英） | Tatsuya Kunikiyo(Renesas) / Tomokazu Shiga(Univ. of Electro-Comm.) |
| 副委員長氏名（和） | 品田 高宏(東北大) / 木村 睦(龍谷大) / 小南 裕子(静岡大) |
| 副委員長氏名（英） | Takahiro Shinada(Tohoku Univ.) / Mutsumi Kimura(Ryukoku Univ.) / Yuko Kominami(Shizuoka Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 黒田 理人(東北大) / 山口 直(ルネサス エレクトロニクス) / 伊達 宗和(NTT) / 山口 雅浩(東工大) |
| 幹事氏名（英） | Rihito Kuroda(Tohoku Univ.) / Tadashi Yamaguchi(Renesas) / Munekazu Date(NTT) / Masahiro Yamaguchi(Tokyo Inst. of Tech.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 池田 浩也(静岡大) / 山口 留美子(秋田大) / 新田 博幸(ジャパンディスプレイ) / 中田 充(NHK) / 小尻 尚志(日本ゼオン) / 野中 亮助(東芝) |
| 幹事補佐氏名（英） | Hiroya Ikeda(Shizuoka Univ.) / Rumiko Yamaguchi(Akita Univ.) / Hiroyuki Nitta(Japan Display) / Mitsuru Nakata(NHK) / Takashi Kojiri(ZEON) / Ryosuke Nonaka(Toshiba) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Silicon Device and Materials / Technical Committee on Electronic Information Displays |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 第一原理計算による多結晶酸化物薄膜の抵抗変化メカニズムの検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | First-Principles Calculation Studies of Resistive Switching Mechanism in Polycrystalline Metal Oxide Film |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | ReRAM / ReRAM |
| キーワード(2)（和/英） | 粒界 / Grain boundary |
| キーワード(3)（和/英） | 第一原理計算 / First-principles calculation |
| キーワード(4)（和/英） | NiO / NiO |
| キーワード(5)（和/英） | MgO / MgO |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 森山 拓洋 / Takumi Moriyama |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 鳥取大学(略称：鳥取大) Tottori University(略称：Tottori Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 肥田 聡太 / Sohta Hida |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 鳥取大学(略称：鳥取大) Tottori University(略称：Tottori Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 山崎 隆浩 / Takahiro Yamasaki |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 物質・材料研究機構(略称：物質・材料研究機構) National Institute for Materials Science(略称：NIMS) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 大野 隆央 / Takahisa Ohno |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 物質・材料研究機構(略称：物質・材料研究機構) National Institute for Materials Science(略称：NIMS) |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 岸田 悟 / Satoru Kishida |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 鳥取大学(略称：鳥取大) Tottori University(略称：Tottori Univ.) |
| 第 6 著者 氏名（和/英） | 木下 健太郎 / Kentaro Kinoshita |
| 第 6 著者 所属（和/英） | 鳥取大学(略称：鳥取大) Tottori University(略称：Tottori Univ.) |
| 発表年月日 | 2016-12-12 |
| 資料番号 | EID2016-18,SDM2016-99 |
| 巻番号（vol） | vol.116 |
| 号番号（no） | EID-354,SDM-355 |
| ページ範囲 | pp.41-44(EID), pp.41-44(SDM), |
| ページ数 | 4 |
| 発行日 | 2016-12-05 (EID, SDM) |