アルミでコンピュータメモリを省電力化する -アルミ酸化膜を用いた新しい不揮発メモリの動作メカニズムを解明-

• 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究成果のポイント

◇現在、世界で広く使用されているコンピュータの主記憶メモリ「DRAMディーラム」は、揮発性のため電力消費が大きいという問題を抱えています。そこで、その問題を克服できる次世代不揮発メモリとして、遷移金属を用いた「ReRAMアールイーラム（抵抗変化型不揮発メモリ）」が盛んに研究されています。しかし、メモリ動作時の化学変化により副生成物が生じるために耐久性に問題を抱えています。

◇アモルファスアルミ酸化物の酸素空孔への電子の出入りがエネルギー的に安定して行えるという理論的予想を踏まえ、本研究では、アモルファスアルミ酸化膜を用いて新しい不揮発メモリ動作のメカニズムを解明するために放射光実験を行いました。

◇その結果、オン・オフのメモリ動作により、酸素サイトの電子状態が変化することを直接観測でとらえました。また、アルミニウムサイトの電子状態は変化せず、化学変化が生じていないことを明らかにしました。これらの結果は世界初です。

◇アモルファスアルミ酸化膜を用いたReRAMは、化学変化による劣化が起こらないので、既存のDRAMの消費電力問題の解決やDRAM並みの耐久性の向上が期待されます。また、酸素空孔の電子の出入りの原理を応用した新規電子デバイス材料の開発が期待されます。