GSTの結晶構造および表面形状とラテラル型相変化素子の相変化制御性(新型不揮発性メモリ)

概要

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本報告では、相変化材料Ge_2Sb_2Te_5のアニール温度による結晶構造変化をX線回折法で解析し、また、ノンコンタクトモード原子間力顕微鏡で表面構造を観察した。さらに、ラテラル型相変化素子を試作し、その相変化制御性を検討した。アニール温度において、X線回折では、150℃でFCC構造した結晶構造が見えはじめ、その後、FCC構造を示すスペクトルが強くなり、335℃でHEX(六方晶)構造に変化している。電気抵抗は、アモルファス状態の抵抗値から150℃で抵抗値が下がりはじめ約180℃で約3桁下がる。また、これらの試料の表面を観察すると、スパッタ状態では約20nmの微小粒塊が一様にランダムに並んでいるが、150℃で結晶化が起こり、結晶化表面が約2-5nm沈んでいるのが観察される。このような表面形状変化のGST膜を用いて、ラテラル型相変化抵抗素子を試作し、その制御性を調べた。その結果、アモルファスから結晶相になる課程において数100μWと通常のバーティカル型よりも1桁以上消費電力が少ないことが分った。
2006-03-07