JP2016171109A - Memory, memory device and volatile recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メモリ、メモリ装置および揮発性記録媒体に関する。 The present invention relates to a memory, a memory device, and a volatile recording medium.
近年、半導体メモリとして、ReRAM(Resistive RAM)等の抵抗変化型メモリが開発されている(例えば、特許文献1参照)。このような抵抗変化型メモリは、可変抵抗素子であるメモリ素子に書き込み電流を流すことにより、当該メモリ素子の抵抗値を変化させ、データを書き込むことができる。そして、抵抗変化型メモリでは、データの読み出し動作時、メモリ素子に読み出し電流を流し、当該読み出し電流の変化を基にメモリ素子の抵抗状態を特定し、データが書き込まれているか否かを判断し得る。 In recent years, resistance change type memories such as ReRAM (Resistive RAM) have been developed as semiconductor memories (see, for example, Patent Document 1). Such a resistance change type memory can write data by changing a resistance value of the memory element by passing a write current through the memory element which is a variable resistance element. In the resistance change type memory, when a data read operation is performed, a read current is supplied to the memory element, a resistance state of the memory element is specified based on the change in the read current, and whether or not data is written is determined. obtain.
ところで、このような抵抗変化型メモリのメモリ素子に用いられる可変抵抗材料としては、遷移金属酸化物系や、硫化物系、ペロブスカイト酸化物系、半導体等の様々な物質が検討されており、近年では、従来にない新規な物質を利用した新たなメモリ素子の開発についても望まれている。 By the way, various materials such as transition metal oxides, sulfides, perovskite oxides, and semiconductors have been studied as variable resistance materials used in the memory element of such a resistance change type memory. Then, development of a new memory element using a new material that has not been conventionally desired is also desired.
そこで、本発明は以上の点を考慮してなされたもので、Ti3O5の組成を有した酸化チタンからなり、データの書き込みを行い得るメモリ、メモリ装置および揮発性記録媒体を提案することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in consideration of the above points, and proposes a memory, a memory device, and a volatile recording medium, which are made of titanium oxide having a composition of Ti 3 O 5 and can write data. With the goal.
かかる課題を解決するため本発明によるメモリは、書き込み電流がメモリ素子に供給されることで、該メモリ素子の抵抗値が変化してデータが書き込まれるメモリであって、前記メモリ素子は、Ti305の組成でなる酸化チタンを含有しており、前記書き込み電流が供給されることで、非磁性半導体の特性を有するβ相でなる前記酸化チタンが、常磁性金属状態の結晶構造でなるλ相へと相転移して抵抗値が変化することを特徴とする。 In order to solve such a problem, a memory according to the present invention is a memory in which data is written by changing a resistance value of a memory element by supplying a write current to the memory element, and the memory element includes Ti 3 and containing titanium oxide comprising at 0 5 composition, by the write current is supplied, the titanium oxide consisting of β-phase having the characteristics of the non-magnetic semiconductor, formed of a crystal structure of the paramagnetic metal state λ It is characterized in that the resistance value changes by phase transition to a phase.
また、本発明によるメモリ装置は、複数のビット線と、複数のワード線とを備え、前記ビット線および前記ワード線の各交差位置にメモリセルが配置されたメモリ装置であって、各前記メモリセルには、請求項1〜6のいずれか1項に記載のメモリが設けられていることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a memory device including a plurality of bit lines and a plurality of word lines, wherein a memory cell is disposed at each crossing position of the bit lines and the word lines. A memory according to any one of
また、本発明によるメモリ装置は、複数のビット線と、複数のワード線とを備え、前記ビット線および前記ワード線の各交差位置にメモリセルが配置されたメモリ装置であって、各前記メモリセルは、請求項5または6に記載のメモリと、前記ビット線および前記メモリ間に設けられた選択トランジスタと、圧電素子制御ビット線から電圧が印加される圧電素子側選択トランジスタとを備えており、前記圧電素子側選択トランジスタがオン動作することにより、前記圧電素子制御ビット線から前記圧電素子に電圧が印加され、該圧電素子が変形することを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a memory device including a plurality of bit lines and a plurality of word lines, wherein a memory cell is disposed at each crossing position of the bit lines and the word lines. A cell includes the memory according to
また、本発明による揮発性記録媒体は、Ti305の組成でなり、かつ、圧力が与えられることで、常磁性金属状態の結晶構造でなるλ相から非磁性半導体の特性を有するβ相に相転移し、書き込み光が照射されることで、前記β相から前記λ相に相転移する酸化チタンで形成されたメモリ素子と、電圧が印加されることにより変形し、前記メモリ素子に圧力を与える圧電素子とを備えており、前記メモリ素子には、前記圧電素子によって圧力が与えられた状態で、前記書き込み光が照射されることで、前記β相でなる前記酸化チタンが前記λ相に相転移して、データが書き込まれることを特徴とする。
Further, the volatile recording medium according to the present invention has a composition of
本発明によれば、Ti3O5の組成を有した酸化チタンからなり、データの書き込みを行い得るメモリ、メモリ装置および揮発性記録媒体を実現し得る。 According to the present invention, it is possible to realize a memory, a memory device, and a volatile recording medium which are made of titanium oxide having a composition of Ti 3 O 5 and can write data.
以下図面に基づいて本発明の実施の形態を詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1)本発明のメモリに用いる酸化チタンの概要
本発明のメモリに用いる酸化チタンは、アナターゼ型の酸化チタンおよびルチル型の酸化チタンのいずれを原材料とするものであってもよいが、以下においては、アナターゼ型の酸化チタンを原材料とした場合を例に挙げて説明する。なお、本発明のメモリに用いる酸化チタンの製造方法については、「(2)本発明のメモリに用いる酸化チタンの製造方法」にて後述する。本発明のメモリに用いる酸化チタンは、Ti305の組成を有し、所定の電流(0.2〜0.4[A・mm-2])により結晶構造が変わり抵抗値が変化する点に特徴を有している。ここで、図1に示すように、酸化チタンは、460[K]以下の温度領域において、Ti305が常磁性金属の状態を保った単斜晶系の結晶相(以下、これをλ相、或いはλ‐Ti305とも呼ぶ)となり得る。また、この酸化チタンは、λ相にあるとき温度を上げてゆき、約460[K]を超えると常磁性金属状態の斜方晶系のα相(α‐Ti305)に相転移する。
(1) Outline of Titanium Oxide Used for Memory of the Present Invention Titanium oxide used for the memory of the present invention may be made from either anatase type titanium oxide or rutile type titanium oxide as a raw material. Will be described taking as an example the case where anatase-type titanium oxide is used as a raw material. In addition, the manufacturing method of the titanium oxide used for the memory of this invention is mentioned later in "(2) Manufacturing method of the titanium oxide used for the memory of this invention". Titanium oxide used in the memory of the present invention has a composition of
因みに、一般的に知られているTi305の組成を有した従来の酸化チタンは、温度が約460[K]よりも高いと、結晶構造がα相になるものの、約460[K]よりも低いと、結晶構造が非磁性半導体の特性を有するβ相(β‐Ti305)になることが確認されている(例えば特許第5398025号の図5参照)。実際上、約460[K]よりも低い温度領域においてβ相となった従来の酸化チタンは、単斜晶系の結晶構造を有しており、0[K]付近で格子欠陥によるキュリー常磁性により僅かな磁化があるものの、非磁性半導体となり得るものである。
Incidentally, a conventional titanium oxide having a generally known composition of
一方、本発明のメモリに用いる酸化チタンは、結晶構造がα相となった後、温度を下げてゆくと、460[K]未満になっても、従来の酸化チタンのように非磁性半導体の特性を有するβ相に相転移することなく、常磁性金属状態のλ相に相転移する。これに加えて、この酸化チタンは、460[K]以下において、λ相に所定波長の光を照射するか、または所定の圧力を与えると、λ相からβ相に相転移し、さらに460[K]以下において、β相に0.2〜0.4[A・mm-2]の電流を流すと、β相からλ相に相転移し得る。そして、この酸化チタンは、非磁性半導体のβ相になっているときの抵抗率の値が30[Ω cm]であり、一方、常磁性金属状態のλ相になっているときの抵抗率の値が3×10-2[Ω cm]であることから、β相とλ相との違いによって抵抗値が異なったものとなる。なお、ここでのλ相とβ相の各抵抗率の値は、それぞれ原子間力顕微鏡(AFM)のコンタクトモード測定およびインピーダンス測定により調べた結果である。 On the other hand, the titanium oxide used in the memory of the present invention is a non-magnetic semiconductor like the conventional titanium oxide even when the temperature is lowered to 460 [K] when the temperature is lowered after the crystal structure becomes α phase. The phase transition to the λ phase in the paramagnetic metal state without the phase transition to the β phase having the characteristics. In addition, this titanium oxide undergoes a phase transition from the λ phase to the β phase when the λ phase is irradiated with light of a predetermined wavelength or given a predetermined pressure at 460 [K] or less, and further 460 [K]. K] In the following, when a current of 0.2 to 0.4 [A · mm −2 ] is passed through the β phase, the phase can be changed from the β phase to the λ phase. This titanium oxide has a resistivity value of 30 [Ωcm] when it is a β phase of a non-magnetic semiconductor, while the resistivity value when it is a λ phase of a paramagnetic metal state. Since the value is 3 × 10 −2 [Ω cm], the resistance value differs depending on the difference between the β phase and the λ phase. Here, the values of the resistivity of the λ phase and the β phase are the results of investigation by contact mode measurement and impedance measurement of an atomic force microscope (AFM), respectively.
このように、本発明のメモリに用いる酸化チタンは、460[K]以下において、外部刺激(光や圧力)によりλ相からβ相へと相転移し得、さらに、β相に対して所定の電流を流すことによりβ相からλ相へと相転移し得、外部刺激と、電流供給とにより結晶相が変わることで抵抗値が変化し得る。また、この酸化チタンは、460[K]以下において、β相に対し所定波長の光(例えば532[nm]、6[ns]のパルスレーザ光(以下、パスル光とも呼ぶ)を用いた場合、光強度が3×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以上7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以下の光)を照射することによってもβ相からλ相に相転移させることができる。 As described above, the titanium oxide used in the memory of the present invention can undergo a phase transition from the λ phase to the β phase by an external stimulus (light or pressure) at 460 [K] or less. The phase transition from the β phase to the λ phase can be performed by passing an electric current, and the resistance value can be changed by changing the crystal phase by an external stimulus and current supply. In addition, this titanium oxide uses light of a predetermined wavelength with respect to the β phase at 460 [K] or less (for example, 532 [nm], 6 [ns] pulsed laser light (hereinafter also referred to as pulse light), Phase transition from β phase to λ phase by irradiation with light intensity of 3 × 10 -6 [mJ μm -2 pulse -1 ] or more and 7 × 10 -6 [mJ μm -2 pulse -1 ] or less Can be made.
ここで、図2Aは、大気圧下(0.1[MPa])における室温での酸化チタンのSR-XRPDパターンを示す。この場合、図2Aは、酸化チタンがλ相にあるときの結晶構造を示す。図2AのSR-XRPDパターンを解析した結果、λ相は、単斜晶系で空間群C2/mに属しており、格子定数が、a=9.8330(2)Å、b=3.78509(6)Å、c=9.9667(3)Å、単位格子の体積が370.859(12)Å3、Rwp=2.404[%]、Rexp=0.863[%](Rwp、Rexpは、結晶構造モデルの妥当性を表す信頼度因子を示す)であることが分かった。ここで、格子定数が、a=9.8330(2)±0.1Å、b=3.78509(6)±0.1Å、c=9.9667(3)±0.3Åであれば、λ相の結晶構造といえる。 Here, FIG. 2A shows the SR-XRPD pattern of titanium oxide at room temperature under atmospheric pressure (0.1 [MPa]). In this case, FIG. 2A shows the crystal structure when titanium oxide is in the λ phase. As a result of analyzing the SR-XRPD pattern in FIG. 2A, the λ phase is monoclinic and belongs to the space group C2 / m, and the lattice constants are a = 9.8330 (2) Å, b = 3.78509 (6) Å , C = 9.9667 (3) Å, unit cell volume is 370.859 (12) Å 3 , Rwp = 2.404 [%], Rexp = 0.863 [%] Showing the factor). Here, if the lattice constants are a = 9.8330 (2) ± 0.1%, b = 3.78509 (6) ± 0.1%, and c = 9.9667 (3) ± 0.3%, it can be said that the crystal structure of the λ phase.
また、図2Bはb軸方向から見たλ相の結晶構造の概略図であり、図2Cはλ相の電子密度分布を示す概略図である。λ相は、対称性が等価ではない3つのTiサイト(Ti1,Ti2,Ti3)と、5つの0サイト(01,02,03,04,05)とを有し、Tiは歪んだ6配位八面体構造を形成していた。 2B is a schematic diagram of the crystal structure of the λ phase viewed from the b-axis direction, and FIG. 2C is a schematic diagram showing the electron density distribution of the λ phase. The λ phase has three Ti sites (Ti1, Ti2, Ti3) whose symmetries are not equivalent and five zero sites (01, 02, 03, 04, 05), and Ti is distorted in six coordination. An octahedral structure was formed.
一方、λ相の酸化チタンに対して、室温で5.1[GPa]の圧力を与えたり、または室温で波長532[nm]の光を照射したところ、図3Aに示すように、λ相のSR-XRPDパターン(図2A)とは異なるSR-XRPDパターンとなり、β相に相転移していることが確認できた。図3AのSR-XRPDパターンを解析した結果、β相は、単斜晶系で空間群C2/mに属しており、格子定数が、a=9.6416(4)Å、b=3.78376(9)Å、c=9.3584(4)Å、単位格子の体積が341.33(2)Å3、Rwp=2.231[%]、Rexp=0.935[%]であることが分かった。 On the other hand, when a pressure of 5.1 [GPa] was applied to the λ-phase titanium oxide at room temperature or light having a wavelength of 532 [nm] was irradiated at room temperature, as shown in FIG. The SR-XRPD pattern was different from the XRPD pattern (FIG. 2A), and it was confirmed that the phase transitioned to the β phase. As a result of analyzing the SR-XRPD pattern in FIG. 3A, the β phase is monoclinic and belongs to the space group C2 / m, and the lattice constants are a = 9.6416 (4) Å, b = 3.78376 (9) Å , C = 9.3584 (4) Å, unit cell volume was 341.33 (2) Å 3 , Rwp = 2.231 [%], Rexp = 0.935 [%].
また、図3Bはb軸方向から見たβ相の結晶構造の概略図であり、図3Cはβ相の電子密度分布を示す概略図である。β相も、対称性が等価ではない3つのTiサイト(Ti1,Ti2,Ti3)と、5つの0サイト(01,02,03,04,05)とを有し、Tiは6配位八面体構造を形成していた。 FIG. 3B is a schematic diagram of a β-phase crystal structure viewed from the b-axis direction, and FIG. 3C is a schematic diagram illustrating an electron density distribution of the β phase. The β phase also has three Ti sites (Ti1, Ti2, Ti3) whose symmetries are not equivalent, and five zero sites (01, 02, 03, 04, 05), and Ti is a six-coordinate octahedron. The structure was formed.
このようなβ相とλ相との主な違いは、Ti3の配位構造にあり、λ相では、Ti3が2つの01,1つの03、3つの05と結合しているが、β相では、Ti3が2つの01,1つの03、1つの04、2つの05と結合している。従って、β相では、λ相のTi3-05結合の1つが、1つのTi3-04結合に置き換わる。このように、本発明のメモリに用いる酸化チタンは、λ相とβ相とでは異なる結晶構造を有している。 The main difference between the β phase and the λ phase lies in the coordination structure of Ti3. In the λ phase, Ti3 is bonded to two 01, one 03, and three 05, but in the β phase , Ti3 is connected with two 01, one 03, one 04, and two 05. Therefore, in the β phase, one Ti3-05 bond in the λ phase is replaced by one Ti3-04 bond. Thus, the titanium oxide used in the memory of the present invention has different crystal structures in the λ phase and the β phase.
ここで、上述した実施の形態においては、アナターゼ型の酸化チタンを原材料とした材料について述べたが、このような特性は、ルチル型の酸化チタンを原材料としても同様に発現する。そして、本発明のメモリに用いるアナターゼ型の酸化チタンおよびルチル型の酸化チタンは、0.2〜0.4[A・mm-2]の電流を流すことによってβ相からλ相に相転移し、抵抗値が変化し得る。 Here, in the above-described embodiment, a material using anatase-type titanium oxide as a raw material has been described. However, such a characteristic is similarly expressed even when rutile-type titanium oxide is used as a raw material. The anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide used in the memory of the present invention undergo a phase transition from the β phase to the λ phase by flowing a current of 0.2 to 0.4 [A · mm −2 ], and have a resistance value of Can change.
ここでは、ルチル型酸化チタンを原料としたβ相でなる酸化チタンに電流を流すと、当該酸化チタンがλ相に相転移する現象について以下説明する。図4Aの(i)は、圧力を与えた後の酸化チタンであり電流を流す前の状態を示す写真である。また、図4Aの(ii)は、0.4[A・mm-2]の電流を流した後の酸化チタンの状態を示す写真である。電流を流す前の酸化チタンは、茶系色となっており、その後、電流を流すと黒青色になることが目視確認できた。 Here, the phenomenon that the titanium oxide undergoes a phase transition to the λ phase when a current is passed through the titanium oxide composed of the β phase using rutile titanium oxide as a raw material will be described below. (I) of FIG. 4A is a photograph showing a state before applying a current, which is titanium oxide after pressure is applied. Moreover, (ii) of FIG. 4A is a photograph showing the state of titanium oxide after a current of 0.4 [A · mm −2 ] is passed. It was confirmed visually that the titanium oxide before the current was applied had a brownish color and then turned black when the current was applied.
そして、図4Aの(i)の茶系色のときのXRPDパターンを調べたところ、図4Bの(i)に示すように、結晶構造がβ相の結晶構造であることが確認でき、一方、図4Aの(ii)の黒青色のときのXRPDパターンを調べたところ、図4Bの(ii)に示すように、結晶構造がλ相に変化していることが確認できた。これにより、電流を流す前は、茶系色のβ相となり、電流を流した後は、黒青色のλ相になることが確認できた。 Then, when the XRPD pattern for the brown color of (i) in FIG. 4A was examined, as shown in (i) of FIG. 4B, it was confirmed that the crystal structure was a β phase crystal structure, Examination of the XRPD pattern for black and blue in (ii) of FIG. 4A confirmed that the crystal structure was changed to the λ phase as shown in (ii) of FIG. 4B. As a result, it was confirmed that the current became a brown β-phase before the current was applied, and the black-blue λ phase after the current was applied.
このような相転移について結晶学的に考察すると、図4Cに示すように、β相のときには、Ti3-05の結合が壊れて、Ti3-04の結合ができており、次に、電流を流すことにより生じるβ相からλ相への相転移では、Ti3-04の結合が壊れて、Ti3-05の結合ができる。このような相転移は、電流によるTi3の結合状態の変化によるものである。 Considering the phase transition crystallographically, as shown in FIG. 4C, in the β phase, Ti3-05 bonds are broken and Ti3-04 bonds are formed, and then a current is passed. In the phase transition from the β phase to the λ phase caused by this, the Ti3-04 bond is broken and the Ti3-05 bond is formed. Such a phase transition is due to a change in the bonding state of Ti3 due to current.
また、このような電流供給で起こるβ相からλ相への相転移を熱力学的に解析し、まとめると、図4Dの(i)に示すように、ギブスの自由エネルギーG、対、電荷非局在ユニットの割合xの曲線は、局部的なエネルギー最小部箇所が現れており、その後、酸化チタンに電流を流すと、図4Dの(ii)に示すように、エネルギー障壁を越えてβ相からλ相への逆相転移を誘起する。 Further, the phase transition from the β phase to the λ phase caused by such current supply is analyzed thermodynamically and summarized, as shown in (i) of FIG. 4D, Gibbs free energy G, pair, non-charge In the curve of the local unit ratio x, a local minimum energy portion appears, and when a current is passed through the titanium oxide, as shown in FIG. 4D (ii), the β phase is exceeded across the energy barrier. Induces a reverse phase transition from λ to λ.
因みに、酸化チタンがβ相からλ相へと相転移する際の電流数値を調べるため、後述する「(2)本発明のメモリに用いる酸化チタンの製造方法」にて作成したβ相の酸化チタンを用いてペレットを作製し、当該ペレットの表面にPtを堆積させた後、当該Pt上にAgペーストでステンレス電極を設け、複数のサンプルペレットを作製した。そして、各サンプルペレットに対して温度298[K]下で異なる電流を流した後、各サンプルペレットの結晶相について調べた。なお、ここでは、サンプルペレット毎に、0.05[A・mm-2]、0.10[A・mm-2]、0.15[A・mm-2]、0.20[A・mm-2]、また0.30[A・mm-2]の異なる電流をそれぞれ流し、電流を流した後の各サンプルペレットを粉砕してXRPDにて観測した。その結果、図5のような結果が得られた。図5から、0.20[A・mm-2]以上の電流を酸化チタンに流すことでβ相をλ相に相転移させることができ、一方、0.15[A・mm-2]以下の電流を酸化チタンに流すことで、β相のまま維持させることができることが確認できた。 Incidentally, in order to investigate the numerical value of the current when the titanium oxide undergoes a phase transition from the β phase to the λ phase, the β phase titanium oxide prepared in “(2) Manufacturing method of titanium oxide used in the memory of the present invention” described later. A pellet was prepared using Pt and Pt was deposited on the surface of the pellet, and then a stainless steel electrode was provided on the Pt with an Ag paste to prepare a plurality of sample pellets. Then, different currents were passed through each sample pellet at a temperature of 298 [K], and then the crystal phase of each sample pellet was examined. Here, for each sample pellet, 0.05 [A · mm -2 ], 0.10 [A · mm -2 ], 0.15 [A · mm -2 ], 0.20 [A · mm -2 ], and 0.30 [A -Different currents of mm -2 ] were passed, and each sample pellet after passing the current was crushed and observed with XRPD. As a result, a result as shown in FIG. 5 was obtained. From Fig. 5, it is possible to change the β phase to the λ phase by passing a current of 0.20 [A · mm -2 ] or more to titanium oxide, while oxidizing current of 0.15 [A · mm -2 ] or less. It was confirmed that the β-phase can be maintained by flowing it through titanium.
(1−1)光照射によるλ相からβ相への光誘起相転移(光照射を利用したデータ消去の原理)
次に、本発明のメモリに用いる酸化チタンについて、光照射によるλ相からβ相への光誘起相転移について説明する。ここで、後述する「(2)本発明のメモリに用いる酸化チタンの製造方法」にて作製した黒青色の試料を用意し、この試料についてXRPDにて観測したところ、λ相の結晶構造を有していた。そして、この黒青系色の試料に対し532[nm]のパルスレーザ光(Nd3+ YAG レーザー)を照射したところ、パルスレーザ光により所定の光強度を与えた箇所は茶系色に変色し、さらに茶系色に変色した箇所をXRPDにて観測したところβ相の結晶構造を有していた。
(1-1) Photoinduced phase transition from λ phase to β phase by light irradiation (the principle of data erasure using light irradiation)
Next, regarding the titanium oxide used in the memory of the present invention, the light-induced phase transition from the λ phase to the β phase by light irradiation will be described. Here, a black-blue sample prepared in “(2) Method for producing titanium oxide used in the memory of the present invention” described later was prepared, and this sample was observed by XRPD. Was. When this black-blue sample was irradiated with 532 [nm] pulsed laser light (Nd 3+ YAG laser), the part that gave the predetermined light intensity by the pulsed laser light turned brown. Furthermore, when the spot where the color changed to brown was observed with XRPD, it had a β-phase crystal structure.
このように本発明のメモリに用いる酸化チタンは、図6Aに示すように、460[K]以下において、パルス光によって結晶構造をλ相からβ相に相転移させることができる。なお、この酸化チタンは、CW(Continuous Wave)光によってβ相からα相に相転移し、温度が低下することでα相から再びλ相に相転移することも確認されている。このことから酸化チタンは、例えば初期状態としてβ相にあるとき、電流が供給されることでλ相に相転移してデータを書き込んだ後、さらにλ相に対してパスル光を照射することで再びβ相に相転移させてデータを消去することが可能となる。 Thus, as shown in FIG. 6A, the titanium oxide used in the memory of the present invention can change the crystal structure from the λ phase to the β phase by pulsed light at 460 [K] or less. It has been confirmed that this titanium oxide undergoes a phase transition from a β phase to an α phase by CW (Continuous Wave) light, and a phase transition from the α phase to the λ phase again as the temperature decreases. For this reason, for example, when titanium oxide is in the β phase as an initial state, the current is supplied to phase shift to the λ phase by writing current, and then the pulse light is irradiated to the λ phase. It is possible to erase the data by making the phase transition again to the β phase.
かくして、上述した酸化チタンは、メモリに用いることにより、光照射によるメモリの初期化、電流供給によるデータの書き込み、および光照射によるデータの消去といった3段階を実行し得る。なお、λ相に対してパスル光を照射することでβ相に相転移させる際の光は、紫外光から赤外光(355[nm]〜1064[nm])で、かつ後述する所定の光強度でなる光であればよい。因みに、このような酸化チタンのλ相からβ相への光誘起相転移については、特許第5398025号にて詳細に述べている。 Thus, when the above-described titanium oxide is used for a memory, it can execute three stages, that is, initialization of the memory by light irradiation, data writing by current supply, and data erasing by light irradiation. In addition, the light at the time of phase transition to the β phase by irradiating pulse light to the λ phase is from ultraviolet light to infrared light (355 [nm] to 1064 [nm]), and predetermined light described later Any light having an intensity may be used. Incidentally, the photo-induced phase transition of the titanium oxide from the λ phase to the β phase is described in detail in Japanese Patent No. 5398025.
ここで、図6Bは、λ相からβ相に相転移するのに必要な光強度を示している。460[K]以下において、例えば532[nm]、6[ns]のパルスレーザ光を用いてλ相の酸化チタンをβ相の酸化チタンへと相転移させるには、図6Bに示すように、パルスレーザ光の光強度を、7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]を超えた値にすることが望ましいことが確認されている。なお、上述した酸化チタンは、460[K]以下において、パルスレーザ光を用いて、β相の酸化チタンをλ相の酸化チタンへと相転移させることもでき、この場合、例えば532[nm]、6[ns]のパルスレーザ光を用いると、パルスレーザ光の光強度を、3×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以上7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以下にすることが望ましいことが確認されている。この点については、後述の「(1−3)光照射によるβ相からλ相への光誘起相転移(圧力印加状態でデータを書き込む手法に用いる光誘起相転移)」にて説明する。 Here, FIG. 6B shows the light intensity necessary for the phase transition from the λ phase to the β phase. In order to cause the phase transition of λ phase titanium oxide to β phase titanium oxide using a pulse laser beam of 532 [nm], 6 [ns], for example, at 460 [K] or lower, as shown in FIG. 6B, It has been confirmed that it is desirable to set the light intensity of the pulsed laser light to a value exceeding 7 × 10 −6 [mJ μm −2 pulse −1 ]. In addition, the above-described titanium oxide can also cause phase transition of β-phase titanium oxide to λ-phase titanium oxide using pulsed laser light at 460 [K] or less. In this case, for example, 532 [nm] , 6 [ns] pulse laser light, the intensity of the pulse laser light is 3 × 10 -6 [mJ μm -2 pulse -1 ] or more and 7 × 10 -6 [mJ μm -2 pulse -1 ] It has been confirmed that the following is desirable. This point will be described later in “(1-3) Photo-induced phase transition from β phase to λ phase by light irradiation (photo-induced phase transition used in a method for writing data in a pressure applied state)”.
(1−2)圧力印加によるλ相からβ相への相転移(圧力印加を利用したデータ消去の原理)
次に、本発明のメモリに用いる酸化チタンについて、460[K]以下において、圧力を加えたときのλ相とβ相との割合について調べたところ、図7A、図7Bおよび図7Cに示すような結果が得られた。図7Aは、酸化チタンに0.1[MPa]、0.6[GPa]、1.1[GPa]、1.9[GPa]、3.0[GPa]、または4.6[GPa]の圧力を順に与えたときのSR-XRPDパターンである。図7Aから、圧力が大きくなるにつれてλ相の結晶構造を示すピーク強度が次第に減少してゆき、その一方で、β相の結晶構造を示すピーク強度が次第に増加してゆくことが確認できた。
(1-2) Phase transition from λ phase to β phase by pressure application (Principle of data erasure using pressure application)
Next, regarding the titanium oxide used in the memory of the present invention, the ratio of the λ phase to the β phase when pressure was applied at 460 [K] or less was examined, as shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C. Results were obtained. FIG. 7A is an SR-XRPD pattern when a pressure of 0.1 [MPa], 0.6 [GPa], 1.1 [GPa], 1.9 [GPa], 3.0 [GPa], or 4.6 [GPa] is sequentially applied to titanium oxide. is there. From FIG. 7A, it was confirmed that the peak intensity indicating the λ phase crystal structure gradually decreased as the pressure increased, while the peak intensity indicating the β phase crystal structure gradually increased.
ここで、図7Aに示すSR-XRPDパターンをリートベルト法により解析したところ、λ相については、図7Bに示すような結果が得られ、一方、β相については、図7Cに示すような結果が得られた。図7Bに示すように、λ相は、0.4[GPa]の圧力が与えられると減少し始め、結晶構造のβ相への相転移が始まり、1.1[GPa]の圧力が与えられると、λ相の割合が初めの約0.8から0.5まで減少し、最終的に3.7[GPa]以上の圧力が与えられると、結晶構造中のλ相の割合がほぼ0となる。 Here, when the SR-XRPD pattern shown in FIG. 7A is analyzed by the Rietveld method, the result shown in FIG. 7B is obtained for the λ phase, while the result shown in FIG. 7C is obtained for the β phase. was gotten. As shown in FIG. 7B, the λ phase starts to decrease when a pressure of 0.4 [GPa] is applied, the phase transition of the crystal structure to the β phase starts, and when a pressure of 1.1 [GPa] is applied, the λ phase The ratio of λ phase in the crystal structure becomes almost zero when a pressure of 3.7 [GPa] or more is finally applied when the ratio of is reduced from about 0.8 to 0.5.
β相は、図7Cに示すように、0.4[GPa]の圧力が与えられると増加し始め、λ相からの結晶構造の相転移が始まり、1.1[GPa]の圧力が与えられると、β相の割合が初めの約0.2から0.5まで増加し、最終的に3.7[GPa]以上の圧力が与えられると、ほぼ全ての結晶構造がβ相となる。従って、本発明のメモリに用いる酸化チタンについて、圧力を与えることによりλ相からβ相へ相転移させるには、0.4[GPa]以上、好ましくは1.1[GPa]以上、さらに好ましくは3.7[GPa]以上の圧力を与えることが望ましい。 As shown in FIG. 7C, the β phase starts to increase when a pressure of 0.4 [GPa] is applied, and a phase transition of the crystal structure starts from the λ phase. When a pressure of 1.1 [GPa] is applied, the β phase When the ratio of is increased from about 0.2 to 0.5 at the beginning and finally a pressure of 3.7 [GPa] or more is applied, almost all of the crystal structure becomes β phase. Therefore, for the titanium oxide used in the memory of the present invention, in order to change the phase from the λ phase to the β phase by applying pressure, 0.4 [GPa] or more, preferably 1.1 [GPa] or more, more preferably 3.7 [GPa]. It is desirable to apply the above pressure.
図8Aは、圧力を増加させていったときに、計算により求めたギブスの自由エネルギーG、対、電荷非局在ユニットの割合xの曲線を示している。圧力0[GPa]の計算には、試料をDSC測定して実測値として得られた転移エンタルピー△H、転移エントロピー△Sを用い、また、これらの転移エンタルピー△Hと転移エントロピー△Sの値を用いて、実測の磁化率の温度依存性にフィッティングすることにより求めた相互作用パラメータγの値を用いた。圧力をかけたときの転移エンタルピー△Hと転移エントロピー△Sの変化については第一原理フォノンモード計算により見積もられた値を用いた。本発明のメモリに用いる酸化チタンは、外部から圧力がかかると、転移エンタルピー△Hが増加し、転移エントロピー△Sが減少するためギブスの自由エネルギーGは図8Aに示すように増加する。 FIG. 8A shows a curve of the Gibbs free energy G calculated by calculation and the ratio x of the charge delocalized unit when the pressure is increased. For the calculation of the pressure 0 [GPa], the transition enthalpy ΔH and the transition entropy ΔS obtained as measured values by DSC measurement of the sample were used, and the values of these transition enthalpy ΔH and transition entropy ΔS were calculated. The value of the interaction parameter γ obtained by fitting to the temperature dependence of the measured magnetic susceptibility was used. For changes in transition enthalpy ΔH and transition entropy ΔS when pressure was applied, values estimated by first-principles phonon mode calculations were used. In the titanium oxide used in the memory of the present invention, when pressure is applied from the outside, the transition enthalpy ΔH increases and the transition entropy ΔS decreases, so the Gibbs free energy G increases as shown in FIG. 8A.
λ相での転移エントロピー△Sの減少は、β相のときより大きいので、λ相のギブスの自由エネルギーGの増加はβ相より大きくなる。このことから、相転移圧力(Pλ→β)での圧力による相転移は、図8Aに示すモデルで再現されていると言える。図8Aおよび図8Bに示すように、与える圧力を大きくしてゆくと、エネルギー障壁が消えて、λ相はβ相へ相転移してゆく。その一方、圧力を与えたことによって生じたβ相は、図8Cに示すように、圧力を取り去ったとしても、熱力学的に安定な相であることから、そのままβ相に留まっている。 Since the decrease in transition entropy ΔS in the λ phase is larger than that in the β phase, the increase in Gibbs free energy G in the λ phase is larger than that in the β phase. From this, it can be said that the phase transition due to the pressure at the phase transition pressure (P λ → β ) is reproduced by the model shown in FIG. 8A. As shown in FIGS. 8A and 8B, when the applied pressure is increased, the energy barrier disappears, and the λ phase transitions to the β phase. On the other hand, as shown in FIG. 8C, the β phase generated by applying the pressure remains as it is because it is a thermodynamically stable phase even if the pressure is removed.
このことから酸化チタンは、例えば初期状態としてβ相にあるとき、電流が供給されてλ相に相転移してデータが書き込まれた後、さらにλ相に対して圧力を与えることで再びβ相に相転移してデータを消去することが可能となる。かくして、上述した酸化チタンは、メモリに用いることにより、圧力印加によるメモリの初期化、電流供給によるデータの書き込み、および圧力印加によるデータの消去といった3段階を実行し得る。 For this reason, for example, when titanium oxide is in the β phase as an initial state, after the current is supplied and the phase transitions to the λ phase and data is written, the pressure is further applied to the λ phase to regain the β phase. It is possible to erase data by phase transition to. Thus, when the above-described titanium oxide is used in a memory, it can execute three steps, that is, initialization of the memory by applying pressure, writing of data by supplying current, and erasing of data by applying pressure.
なお、ここでは、酸化チタンのλ相からβ相への相転移する際の圧力数値は、アナターゼ型の酸化チタンを原材料として用いた場合の数値を示している。ルチル型の酸化チタンを用いた場合、λ相からβ相へ相転移させる際の圧力は、60[MPa]以上の圧力を与えることが望ましい。 Here, the pressure value when the phase transition of the titanium oxide from the λ phase to the β phase is a value when anatase type titanium oxide is used as a raw material. When rutile type titanium oxide is used, it is desirable to apply a pressure of 60 [MPa] or more when the phase transition from the λ phase to the β phase is performed.
(1−3)光照射によるβ相からλ相への光誘起相転移(圧力印加状態でデータを書き込む手法に用いる光誘起相転移)
ところで、上述した実施の形態においては、β相からλ相への相転移を電流供給により行っている場合について述べているが、本発明のメモリに用いる酸化チタンは、β相にあるときに所定の光を照射することでβ相からλ相へと相転移することから、光照射によってもデータの書き込みを行うことができる。ここで、図9Aの(i)は、圧力を与える前の酸化チタンの状態を示し、図9Aの(ii)は、2.5[GPa]の圧力Pを与えた後の酸化チタンの状態を示し、図9Aの(iii)は、波長532[nm]のパルスレーザ光(パルス幅6[ns]、光強度3.0[mJ μm-2pulse-1])hνを、書き込み光として照射した後の酸化チタンの状態を示す写真である。圧力を与える前、黒青色になっていた酸化チタンは、圧力を与えると茶系色となり、その後、書き込み光が照射されると、圧力を与える前と同じ黒青色になることが目視確認できた。
(1-3) Photo-induced phase transition from β phase to λ phase by light irradiation (photo-induced phase transition used for writing data under pressure application)
In the above-described embodiment, the case where the phase transition from the β phase to the λ phase is performed by current supply is described. However, the titanium oxide used in the memory of the present invention is predetermined when in the β phase. Since the phase transition from the β phase to the λ phase is caused by the irradiation of the light, data can be written even by the light irradiation. Here, (i) of FIG. 9A shows the state of titanium oxide before applying pressure, (ii) of FIG. 9A shows the state of titanium oxide after applying pressure P of 2.5 [GPa], (A) of FIG. 9A shows a pulsed laser beam having a wavelength of 532 [nm] (pulse width 6 [ns], light intensity 3.0 [mJ μm −2 pulse −1 ]) hν after being irradiated as writing light. It is a photograph which shows the state of. Titanium oxide, which had turned black-blue before applying pressure, became a brownish color when pressure was applied, and then it was visually confirmed that when it was irradiated with writing light, it became the same black-blue color as before pressure was applied. .
そして、図9Aの(ii)の茶系色のときから(i)の黒青色のときを引いた差分XRDパターンを調べたところ、図9Bの(i)に示すように、結晶構造がβ相に変化していることが確認でき、一方、図9Aの(iii)の黒青色のときから(ii)の茶系色のときを引いた差分XRDパターンを調べたところ、図9Bの(ii)に示すように、結晶構造がλ相に変化していることが確認できた。これにより、圧力を与える前は、黒青色のλ相であり、圧力Pを与えた後は、茶系色のβ相となり、パルスレーザ光hνを照射した後は、圧力を与える前と同じ黒青色となりλ相になることが確認できた。なお、さらに圧力印加と、書き込み光照射とを繰り返し行ったところ、図9Aの(i)〜(iii)と同様に酸化チタンの表面が変色し、λ相からβ相、β相からλ相、さらにはλ相からβ相への相転移を繰り返すことが確認できた。 Then, when the differential XRD pattern obtained by subtracting the blackish blue color of (i) from the brown color of (ii) in FIG. 9A was examined, as shown in (i) of FIG. On the other hand, when the differential XRD pattern obtained by subtracting the brown color of (ii) from the black-blue color of (iii) of FIG. 9A was examined, (ii) of FIG. As shown in FIG. 2, it was confirmed that the crystal structure was changed to the λ phase. Thus, before applying pressure, it is a black-blue λ phase, and after applying pressure P, it becomes a brown β-phase, and after irradiation with the pulsed laser light hν, the same black as before applying pressure. It was confirmed that the color became blue and λ phase. When the pressure application and the writing light irradiation were further repeated, the surface of the titanium oxide was discolored in the same manner as (i) to (iii) in FIG. 9A, and the λ phase to the β phase, the β phase to the λ phase, Furthermore, it was confirmed that the phase transition from the λ phase to the β phase was repeated.
このような相転移について結晶学的に考察すると、図9Cに示すように、圧力Pが与えられると、λ相からβ相への相転移では、Ti3-05の結合が壊れて、Ti3-04の結合ができ、次に、書き込み光が照射されると、β相からλ相への逆の相転移では、Ti3-04の結合が壊れて、Ti3-05の結合が再びできる。このように可逆的な相転移は、圧力や光照射のような外部刺激によるTi3の結合状態の変化によるものである。 Considering such a phase transition crystallographically, as shown in FIG. 9C, when a pressure P is applied, in the phase transition from the λ phase to the β phase, the bond of Ti3-05 is broken, and Ti3-04 Next, when writing light is irradiated, the reverse phase transition from the β phase to the λ phase breaks the Ti3-04 bond and the Ti3-05 bond again. Thus, the reversible phase transition is due to a change in the binding state of Ti3 by an external stimulus such as pressure or light irradiation.
また、このような圧力印加と書き込み光照射とを交互に行うことで起こるλ相とβ相との間の可逆的相転移を熱力学的に解析し、まとめると、図9Dの(i)に示すように、圧力を与える前、λ相は準安定な相であるが、圧力を与えると、図9Dの(ii)に示すように、ギブスの自由エネルギーG、対、電荷非局在ユニットの割合xの曲線形状が変わり、λ相の局部的なエネルギー最小箇所が消える。 In addition, a reversible phase transition between the λ phase and the β phase that occurs by alternately performing such pressure application and writing light irradiation is analyzed thermodynamically and summarized in (i) of FIG. 9D. As shown, the λ phase is a metastable phase before pressure is applied, but when pressure is applied, the Gibbs free energy G, pair of charge delocalized units, as shown in (ii) of FIG. 9D. The curve shape of the ratio x changes, and the local minimum energy portion of the λ phase disappears.
酸化チタンに対する圧力をなくした後、パルスレーザ光が書き込み光として酸化チタンに照射されると、図9Dの(iii)に示すように、エネルギー障壁を越えてβ相からλ相への逆相転移を誘起する。なお、λ相の光学吸収は金属吸収であることから、書き込み光として、紫外光から赤外光(355[nm]〜1064[nm]のレーザ光)がこの金属−半導体転移に有効であることが分かる。また、図6Bに示したように、460[K]以下において、β相の酸化チタンを、パルスレーザ光を用いてλ相の酸化チタンへと相転移させるには、例えば532[nm]、6[ns]のパルスレーザ光を用いた場合、パルスレーザ光の光強度を、3×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以上7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以下とすることが必要である。 When the pulsed laser beam is irradiated to the titanium oxide as the writing light after the pressure on the titanium oxide is removed, as shown in FIG. 9D (iii), the reverse phase transition from the β phase to the λ phase across the energy barrier. Induces. Since optical absorption of λ phase is metal absorption, ultraviolet light to infrared light (laser light of 355 [nm] to 1064 [nm]) is effective for this metal-semiconductor transition as writing light. I understand. As shown in FIG. 6B, in order to cause the phase transition of β-phase titanium oxide to λ-phase titanium oxide using pulsed laser light at 460 [K] or less, for example, 532 [nm], 6 When [ns] pulse laser light is used, the light intensity of the pulse laser light is 3 × 10 -6 [mJ μm -2 pulse -1 ] or more and 7 × 10 -6 [mJ μm -2 pulse -1 ] or less. Is necessary.
また、この酸化チタンは、例えば初期状態として圧力が与えられてβ相になり、そのまま当該圧力が与えられた状態で、書き込み光が照射されると、βからλ相へと相転移してデータを書き込むことが可能である。そして、この酸化チタンは、圧力が与えられた状態のままλ相に相転移した後に、さらに別の圧力が新たに与えられることで、λ相からβ相に再び相転移し得、データを消去することできる。かくして、上述した酸化チタンは、圧力印加によるメモリの初期化、圧力印加状態のままでの電流供給や光照射によるデータの書き込み、および新たな圧力印加によるデータの消去といった3段階を実行し得る。 In addition, for example, this titanium oxide is in a β phase when pressure is applied as an initial state. When writing light is irradiated with the pressure applied as it is, the phase transition from β to λ phase causes data to be transferred. Can be written. And this titanium oxide can phase transition from the λ phase to the β phase again by applying another pressure after the phase transition to the λ phase while the pressure is applied. Can do. Thus, the above-described titanium oxide can execute three stages, that is, initialization of the memory by applying pressure, writing of data by supplying current and applying light under pressure application, and erasing of data by applying new pressure.
(2)本発明のメモリに用いる酸化チタンの製造方法
次に、上述した酸化チタンの製造方法の一例について以下説明する。この場合、ナノサイズのTi02粒子からなる粉末体を所定量用意する。ここで、例えば、粉末体を構成するTi02粒子としては、粒子径が約7[nm]程度のアナターゼ型Ti02粒子が用いられ、これらTi02粒子を約3〜9[g]用意する。因みに、この際、ルチル型Ti02粒子を用いても良い。
(2) Method for Producing Titanium Oxide Used for Memory of the Present Invention Next, an example of the method for producing titanium oxide described above will be described below. In this case, providing a predetermined amount of a powder body consisting of Ti0 2 particles of nano size. Here, for example, the Ti0 2 particles constituting the powder material, the particle diameter is used about 7 [nm] about anatase Ti0 2 particles, these Ti0 2 particles about 3 to 9 [g] prepared. Incidentally, at this time, it may be used rutile type Ti0 2 particles.
次いで、これらTi02粒子からなる粉末体を水素雰囲気下(0.3〜1.0[L/min])において約1200[℃]で1〜5時間の間、焼成処理する。これにより、Ti02粒子の還元反応によって、Ti3+を含んだ酸化物(Ti305)の組成でなる粉末状の酸化チタンが生成され得る。得られる酸化チタンは、一次粒径の直径が約25nm程度の寸法のナノ粒子が焼結した、二次粒径のサイズが約2〜3μm程度の粉末である。こうした構造は、SEMおよびTEMにより確認することができる。
Then, these Ti0 2 under a hydrogen atmosphere powder body consisting of particles (0.3~1.0 [L / min]) between about 1200 1-5 hours at [℃] In, firing process. As a result, powdered titanium oxide having a composition of an oxide containing Ti 3+ (Ti 3 0 5 ) can be generated by the reduction reaction of the
因みに、この際、水素雰囲気が0.1[L/min]以上、焼成時の温度が1100[℃]〜1400[℃]、焼成時間が1時間以上であれば、生成された粉末内に、λ相の酸化チタンを約50[%]以上含ませることができる。 Incidentally, at this time, if the hydrogen atmosphere is 0.1 [L / min] or more, the firing temperature is 1100 [° C.] to 1400 [° C.], and the firing time is 1 hour or more, the λ phase is contained in the produced powder. The titanium oxide of about 50% or more can be included.
ここで、例えば、粒子径が約500[nm]程度のルチル型Ti02粒子を用いた場合には、一次粒径が約200[nm]×30[nm]程度の寸法のストライプタイプのナノ粒子が焼結した、二次粒径のサイズが約4×1[μm]程度の粉末形状の酸化チタンが得られる。こうした構造は、SEMおよびTEMにより確認することができる。ルチル型Ti02粒子を原材料とした酸化チタンは、60[MPa]の圧力でλ相からβ相へ相転移することが確認された。アナターゼ型の酸化チタンを原材料とした酸化チタンに対して、ルチル型の酸化チタンを原材料とした酸化チタンの一次粒子の形状はストライプタイプである。こうした形状の違いに起因して界面への応力のかかり方が異なることが、特性の向上を引き起こした原因の一つとして推測される。 Here, for example, when the particle diameter using about 500 [nm] about rutile Ti0 2 particles, the primary particle size of about 200 [nm] × 30 [nm ] about nanoparticles stripe-type Dimensions As a result, sintered titanium oxide having a secondary particle size of about 4 × 1 [μm] can be obtained. Such a structure can be confirmed by SEM and TEM. Titanium oxide rutile Ti0 2 particles and raw materials, it was confirmed that a phase transition to 60 [MPa] beta phase from the λ phase at a pressure of. In contrast to titanium oxide using anatase-type titanium oxide as a raw material, the shape of primary particles of titanium oxide using rutile-type titanium oxide as a raw material is a stripe type. It is presumed that one of the causes of the improvement in the characteristics is that the stress applied to the interface differs due to the difference in shape.
なお、上述した酸化チタンは、例えばゾルゲル法および焼結処理によっても生成できる。この場合、塩化チタン水溶液とアンモニア水溶液を混合して作製したゾル状の混合溶液に、シラン化合物の溶液を適宜添加することにより、ゲル状になった混合溶液を生成する。このゲル状の混合溶液内には、水酸化チタン化合物粒子の表面がシリカで被覆されたシリカ被覆水酸化チタン化合物粒子が作製され得る。次いで、これらシリカ被覆水酸化チタン化合物粒子を混合溶液から分離した後、洗浄、乾燥、焼成することにより、シリカ内に酸化チタンを生成し得る。因みに、この際、酸化チタンを被覆しているシリカを水酸化テトラメチルアンモニウム等のアルカリ溶液等により除去し、シリカを除去した酸化チタンとしてもよい。 In addition, the titanium oxide mentioned above can be produced | generated also by the sol-gel method and a sintering process, for example. In this case, a gel-like mixed solution is generated by appropriately adding a silane compound solution to a sol-like mixed solution prepared by mixing a titanium chloride aqueous solution and an ammonia aqueous solution. In this gel-like mixed solution, silica-coated titanium hydroxide compound particles in which the surface of titanium hydroxide compound particles is coated with silica can be produced. Subsequently, after separating these silica-coated titanium hydroxide compound particles from the mixed solution, titanium oxide can be generated in the silica by washing, drying and firing. Incidentally, at this time, the silica covering the titanium oxide may be removed with an alkali solution such as tetramethylammonium hydroxide to thereby remove the silica.
最後に、このようにして生成した酸化チタン(シリカにより被覆された酸化チタンも含む)を、例えばPVA溶液等に分散させて分散液を生成した後、板状の電極基板の表面や、同じく板状の圧電素子の表面に、分散液をスピンコート法により層状に固化させることでメモリ素子を形成し得る。次に、このようにして生成した酸化チタンをメモリ素子として用いたメモリ装置や、揮発性記録媒体について順番に説明する。 Finally, the titanium oxide thus produced (including titanium oxide coated with silica) is dispersed in, for example, a PVA solution to produce a dispersion, and then the surface of the plate-like electrode substrate or the same plate A memory element can be formed by solidifying the dispersion liquid in a layer form on the surface of the piezoelectric element in a spin coating method. Next, a memory device using the titanium oxide thus generated as a memory element and a volatile recording medium will be described in order.
(3)第1の実施の形態によるメモリ装置
(3−1)メモリ装置の構成
図10において、1は本発明のメモリ装置を示し、複数のビット線BLa,BLbと複数のワード線WLa,WLbとの各交差位置に、例えばメモリセル2a,2b,2c,2dが配置された構成を有しており、各メモリセル2a,2b,2c,2dにそれぞれ1bitの情報を記憶し得るように構成されている。メモリ装置1は、これらメモリセル2a,2b,2c,2dのうち、一方向(この場合、列方向)に並ぶメモリセル2a,2b(2c,2d)で1本のビット線BLa(BLb)を共有しており、ビット線電圧印加回路(図示せず)によって各ビット線BLa,BLb毎にそれぞれ所定の電圧を印加し得る。また、メモリ装置1は、一方向と交差する他方向(この場合、行方向)に配置されたメモリセル2a,2c(2b,2d)で1本のワード線WLa(WLb)を共有しており、ワード線電圧印加回路(図示せず)によって各ワード線WLa,WLb毎にぞれぞれ所定の電圧を印加し得る。
(3) Memory Device According to First Embodiment (3-1) Configuration of Memory Device In FIG. 10,
さらに、この実施の形態の場合、メモリ装置1では、一方向(列方向)に並ぶメモリセル2a,2b(2c,2d)で1本のソース線SLa(SLb)を共有している。なお、この実施の形態においては、列方向に並ぶメモリセル2a,2b(2c,2d)で1本のソース線SLa(SLb)を共有する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、1本のソース線を全てのメモリセル2a,2b,2c,2dで共有するようにしてもよい。
Furthermore, in this embodiment, in the
ここで、これらメモリセル2a,2b,2c,2dは全て同一構成を有していることから、1行1列目のメモリセル2aに着目して以下説明する。この場合、メモリセル2aは、選択トランジスタ3とメモリ4とで構成されており、選択トランジスタ3がオン動作することによりビット線BLaの電圧が当該選択トランジスタ3を介してメモリ4に印加され得る。
Here, since these
選択トランジスタ3は、例えばMOS(Metal-Oxide-Semiconductor)トランジスタ構成でなり、ゲートにワード線WLaが接続され、ドレインにビット線BLaが接続され、ソースにメモリ4が接続されている。選択トランジスタ3は、ワード線WLaの電圧と、ビット線BLaの電圧との差によりオンオフし得、オン動作することによりビット線BLaからの電圧をメモリ4に印加し得る。これによりメモリセル2aには、ビット線BLaの電圧に基づいた電流が、選択トランジスタ3からメモリ4を介してソース線SLaに流れ得る。
The
一方、選択トランジスタ3がオフ動作した場合、メモリセル2aは、ビット線BLaからの電圧を当該選択トランジスタ3で遮断し、メモリ4に電流が流れることを防止し得る。このようなメモリ装置1は、ワード線WLa,WLbとビット線BLa,BLbの電圧を調整することにより、行列状に配置された複数のメモリセル2a,2b,2c,2dのうち、例えば所望のメモリセル2aのメモリ4にだけ所定の電流を流し得る。
On the other hand, when the
(3−2)メモリ素子の構成
メモリセル2a,2b,2c,2dに設けられた各メモリ4は、図11に示すように、電極基板5上に板状のメモリ素子6が積層形成されており、当該メモリ素子6上にフィルム状の透明電極7が貼着された構成を有する。メモリ4は、選択トランジスタ3(図10)から透明電極7に電圧が印加されることで、当該電圧に基づいた電流が透明電極7、メモリ素子6および電極基板5に流れ得る。
(3-2) Configuration of Memory Element As shown in FIG. 11, each
ここで、本発明は、Ti305の組成を有し、所定の電流(0.2〜0.4[A・mm-2])によりβ相からλ相へと相転移して抵抗値が変化する上述した酸化チタンによってメモリ素子6が形成されている。メモリ素子6を形成する酸化チタンは、図3に示したように、460[K]以下において、Ti305が常磁性金属の状態を保った単斜晶系の結晶相(λ相、或いはλ‐Ti305)となり、460[K]以下において、所定波長でなり所定の光強度(7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]を超えた値)の光がλ相に照射されることにより非磁性半導体のβ相に相転移し、さらに460[K]以下において、β相に0.2〜0.4[A・mm-2]の電流が流れることにより再びλ相に相転移し得る。
Here, the present invention has a composition of
この実施の形態の場合、メモリ4は、光照射によるメモリ素子6のλ相からβ相への相転移と、電流供給によるメモリ素子6のβ相からλ相への相転移とを利用して、データの初期化と、データの書き込みと、データの消去とが行い得るようになされている。
In the case of this embodiment, the
そして、メモリ4は、メモリ素子6が非磁性半導体のβ相になっているときと、常磁性金属状態のλ相になっているときとで抵抗値が異なったものとなっていることから、選択トランジスタ3からメモリ素子6に所定の電圧が印加され、当該電圧に基づいてメモリ素子6に流れる読み出し電流から当該メモリ素子6の抵抗値を測定し、メモリ素子6にデータが書き込まれているか否かを判断し得る。以下、メモリ装置1におけるデータの初期化動作、データの書き込み動作、およびデータの消去動作について順に説明する。
The
(3−3)データの初期化動作
この場合、本発明のメモリ装置1は、データを書き込む前準備として、当該メモリ装置1のメモリセル2a,2b,2c,2d全体又はその一部を初期化する。ここでは、例えば、メモリ装置1の初期化光源(図示せず)からの初期化光(紫外光から赤外光(355[nm]〜1064[nm])で、かつ光強度が7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]を超えた光)を、各メモリ4のメモリ素子6に対して透明電極7側から一律に照射し、各メモリ素子6の初期化を一括して行う。これにより、メモリ装置1では、初期化光が照射された全てのメモリ4において、メモリ素子6がβ相となり抵抗値が一様になる。
(3-3) Data Initialization Operation In this case, the
また、このようなデータの初期化はメモリセル2a,2b,2c,2dに対して個別に行うこともできる。このようなメモリセル2a,2b,2c,2dに対する選択的な初期化を行う場合には、先ず始めに、例えば、後述する「(3−5)データの読み出し動作」に従って、メモリセル2a,2b,2c,2dにおける各メモリ素子6の抵抗値を測定し、例えばメモリ素子6がλ相となっているメモリセル2a等を特定する。その後、メモリ装置1は、初期化光源(図示せず)からの初期化光(紫外光から赤外光(355[nm]〜1064[nm])で、かつ光強度が7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]を超えた光)を、特定したメモリセル2a等におけるλ相の酸化チタンでなるメモリ素子6に対し、透明電極7側から照射することにより、メモリセル2a等だけ初期化を行う。
Such data initialization can also be performed individually for the
このようにして、メモリ装置1では、初期化光の一括照射や、初期化光の選択的な照射を利用して、全てのメモリ4のメモリ素子6をβ相として抵抗値を一様にさせる。この場合、メモリ装置1は、例えばメモリ素子6がβ相の抵抗値にあるときと、符号「0」又は「1」とを対応付ける。これにより、この段階ではメモリ装置1のいずれのメモリ4においても一様の符号「0」(又は符号「1」)となるため、データが一切書き込まれていないことになる。
In this way, the
(3−4)データの書き込み動作
メモリ装置1において、例えばメモリセル2aにだけデータを書き込む際には、ビット線BLa,BLbおよびワード線WLa,WLbの電圧を調整することによりメモリセル2aの選択トランジスタ3のみをオン動作させる。例えば、データを書き込むメモリセル2aが接続されたビット線BLaおよびワード線WLaにはHigh電圧を印加し、一方、データを書き込まないメモリセル2b,2c,3dだけが接続されたビット線BLbおよびワード線WLbにはLow電圧を印加する。
(3-4) Data Write Operation In the
これによりメモリ装置1は、メモリセル2aにおける選択トランジスタ3がオン動作し、メモリセル2aを介してビット線BLaおよびソース線SLaが電気的に接続され、ビット線BLaに印加した電圧に基づいて、メモリセル2aのメモリ4に、0.2〜0.4[A・mm-2]の書き込み電流が流れ得る。かくして、メモリセル2aのメモリ4には、0.2〜0.4[A・mm-2]の書き込み電流がメモリ素子6に流れることで、当該メモリ素子6の酸化チタンがβ相からλ相へと相転移する。このようにして、メモリセル2aは、メモリ素子6の酸化チタンがβ相からλ相に相転移することで抵抗値が変化し、データが書き込まれた状態となり得る。
Thereby, in the
なお、この際、データが書き込まれるメモリセル2aとワード線WLaを共有する、データを書き込まないメモリセル2cでは、選択トランジスタ3がオン動作するものの、ビット線BLbにLow電圧が印加されていることから、メモリ4に0.2〜0.4[A・mm-2]の書き込み電流が流れることがなく、データの書き込みが禁止され得る。また、Low電圧が印加されるワード線WLbに接続され、データを書き込まないメモリセル2b,2dでは、いずれも選択トランジスタ3がオフ動作し、メモリ4に電流が流れることがなく、データの書き込みが禁止され得る。
At this time, in the
(3−5)データの読み出し動作
メモリ装置1において、例えばメモリセル2aのデータを読み出す際には、ビット線BLa,BLbおよびワード線WLa,WLbの電圧を調整することによりメモリセル2aの選択トランジスタ3のみをオン動作させる。これにより、メモリセル2aでは、選択トランジスタ3およびメモリ4を介して、ビット線BLaおよびソース線SLaが電気的に接続し、ビット線BLaおよびソース線SLa間に読み出し電流が流れる。ここで、読み出し電流は、データの書き込み動作時に発生する書き込み電流とは異なる0.01〜0.15[A・mm-2]に選定されている。これにより、メモリセル2aのメモリ4は、データが書き込まれておらずメモリ素子6の酸化チタンがβ相となっている場合でも、読み出し電流によって当該メモリ素子6の酸化チタンがλ相へと相転移することなく、メモリ素子6における酸化チタンの結晶状態をそのまま維持し得る。
(3-5) Data Read Operation In the
このとき、ビット線BLaおよびソース線SLa間のメモリセル2aのメモリ4を流れる読み出し電流は、メモリ4におけるメモリ素子6の酸化チタンがβ相かλ相かで相違する抵抗値に応じて、電流値が変化する。従って、メモリ装置1は、メモリセル2aのメモリ4に流れる読み出し電流を、ビット線BLaまたはソース線SLaを介して測定し、当該読み出し電流の電流値に基づいてメモリセル2aのメモリ4にデータが書き込まれているか否かを判断することができる。
At this time, the read current flowing through the
(3−6)データの消去動作
ここでは、例えば、メモリ装置1の初期化光源(図示せず)からの初期化光(紫外光から赤外光(355[nm]〜1064[nm])で、かつ光強度が7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]を超えた光)を、消去用の光LTとして各メモリセル2a,2b,2c,2dに対し一律に照射する。これにより、各メモリセル2a,2b,2c,2dは、それぞれメモリ素子6の酸化チタンがλ相またはβ相のいずれにあっても、一括してβ相に光誘起相転移する。かくして、メモリ装置1では、消去用の光LTが照射された全てのメモリ4において、メモリ素子6がβ相となり抵抗値が一様になり、データが消去された状態となり得る。
(3-6) Data Erase Operation Here, for example, initialization light (from ultraviolet light to infrared light (355 [nm] to 1064 [nm]) from an initialization light source (not shown) of the
また、このようなデータの消去動作はメモリセル2a,2b,2c,2dに対して個別に行うこともできる。このようなメモリセル2a,2b,2c,2dに対するデータの消去を選択的に行う場合には、先ず始めに、例えば、上述した「(3−5)データの読み出し動作」に従って、メモリセル2a,2b,2c,2dにおける各メモリ素子6の抵抗値を測定し、メモリ素子6がλ相となっているメモリセル2a等を特定する。そして、メモリ装置1は、初期化光源(図示せず)からの初期化光(紫外光から赤外光(355[nm]〜1064[nm])で、かつ光強度が7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]を超えた光)を、消去用の光LTとして、特定したメモリセル2a等におけるλ相のメモリ素子6に照射する。これにより、メモリセル2aは、メモリ素子6の酸化チタンがλ相からβ相に光誘起相転移する。かくして、メモリ装置1は、特定したメモリセル2a等にだけ消去用の光LTを照射することにより、当該メモリセル2a等のメモリ素子6をλ相からβ相の酸化チタンに相転移させ、メモリセル2a等におけるメモリ素子6をβ相の抵抗値とし、メモリセル2a等のデータを選択的に消去し得る。
Further, such data erasing operation can be individually performed on the
(3−7)作用および効果
以上の構成において、メモリ装置1は、Ti305の組成でなり、かつ460[K]以下で0.2〜0.4[A・mm-2]の書き込み電流が供給されると、非磁性半導体のβ相から、当該β相とは抵抗値が異なる常磁性金属状態のλ相に相転移する酸化チタンにより、各メモリセル2a,2b,2c,2dのメモリ素子6を形成するようにした。これによりメモリ装置1では、例えばメモリセル2aにデータを書き込む際、当該メモリセル2aにのみ書き込み電流を流すことにより、当該メモリセル2aのメモリ素子6をβ相の酸化チタンからλ相の酸化チタンに相転移させ、メモリ素子6の抵抗値を変えることでデータを書き込むことができる。
(3-7) Operation and Effect In the above configuration, the
また、メモリ装置1では、例えばメモリセル2aのデータを読み出す際、0.01〜0.15[A・mm-2]の読み出し電流をメモリセル2aのメモリ4に流すことで、当該メモリ4のメモリ素子6が仮にβ相であってもλ相に相転移させずに、メモリ素子6の酸化チタンの結晶状態を維持させたまま、読み出し電流を流すことができる。これにより、メモリ装置1では、メモリセル2aを流れた読み出し電流からメモリ素子6の抵抗値を計測することにより、当該メモリセル2aのメモリ素子6がβ相であるかλ相であるかの結晶状態を特定でき、メモリセル2aにデータが書き込まれているか否かを判断できる。
Further, in the
さらに、このメモリ装置1では、紫外光から赤外光(355[nm]〜1064[nm])で、かつ光強度が7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]を超えた光を消去用の光として、例えばメモリ素子6がλ相の酸化チタンでなるメモリセル2a等に照射することにより、当該メモリセル2a等のメモリ素子6の酸化チタンをλ相からβ相に相転移させることができるので、消去用の光を一律または選択的に照射することにより、メモリセル2a,2b,2c,2dの各メモリ素子6を全てβ相に揃え、メモリセル2a,2b,2c,2dのデータを消去できる。なお、消去用の光を選択的に照射する場合には、例えば、当該光を照射したメモリセル2aだけデータを消去し、残りの他のメモリセル2b,2c,2dでデータを保持させた状態にもできる。
Further, in the
(4)第2の実施の形態によるメモリ装置
(4−1)メモリ装置の構成
図10との対応部分に同一符号を付して示す図12において、11は本発明のメモリ装置を示し、上述した第1の実施の形態とは、メモリセル12a,12b,12c,12dのメモリ14の構成が異なっており、メモリ14に設けた圧電素子16によりデータを消去し得るようになされている。この場合、メモリ装置11は、例えばメモリセル12a,12b,12c,12dが行列状に配置されており、一方向(この場合、列方向)に並ぶメモリセル12a,12b(12c,12d)で1本のビット線BLa(BLb)を共有し、ビット線電圧印加回路(図示せず)によって各ビット線BLa,BLb毎にそれぞれ所定の電圧を印加し得る。
(4) Memory Device According to Second Embodiment (4-1) Configuration of Memory Device In FIG. 12, in which parts corresponding to those in FIG. The configuration of the
また、メモリ装置11は、一方向と交差する他方向(この場合、行方向)に配置されたメモリセル12a,12c(12b,12d)で、1本のワード線WLa(WLb)と1本のソース線SLa(SLb)とを共有しており、ワード線電圧印加回路(図示せず)によって各ワード線WLa,WLb毎にそれぞれ所定の電圧を印加し得る。なお、この実施の形態においても、列方向に並ぶメモリセル12a,12b(12c,12d)で1本のソース線SLa(SLb)を共有する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、1本のソース線を全てのメモリセル12a,12b,12c,12dで共有するようにしてもよい。
The
かかる構成に加えて、このメモリ装置11は、一方向(列方向)に並ぶメモリセル12a,12b(12c,12d)で1本の圧電素子制御線PL1a(PL1b)を共有しており、圧電素子制御線PL1a(PL1b)からメモリセル12a,12b(12c,12d)の各圧電素子16に所定の電圧が印加され得る。これにより、メモリ装置11は、圧電素子制御線PL1a,PL1bからの電圧により、メモリセル12a,12b,12c,12dの各圧電素子16を変形させ、当該圧力素子16上に設けたメモリ素子6に圧力を与え得るようになされている。
In addition to this configuration, the
なお、この実施の形態においては、列方向に並ぶメモリセル12a,12b(12c,12d)で1本の圧電素子制御線PL1a(PL1b)を共有する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、1本の圧電素子制御線を全てのメモリセル12a,12b,12c,12dで共有するようにしてもよい。
In this embodiment, the case where the
ここで、これらメモリセル12a,12b,12c,12dは全て同一構成を有していることから、1行1列目のメモリセル12aに着目して以下説明する。この場合、メモリセル12aは、選択トランジスタ3とメモリ14とで構成されており、選択トランジスタ3がオン動作することによりビット線BLaの電圧が当該選択トランジスタ3を介してメモリ14に印加され得る。
Here, since all of the
選択トランジスタ3は、ワード線WLaの電圧と、ビット線BLaの電圧との差によりオン動作することにより、ビット線BLaからの電圧をメモリ14のメモリ素子6に印加し得る。これによりメモリセル12aには、ビット線BLaの電圧に基づいた電流が、選択トランジスタ3からメモリ4を介してソース線SLaに流れ得る。
The
一方、選択トランジスタ3は、オフ動作することにより、ビット線BLaからメモリ素子6への電圧印加を遮断し、メモリ4に電流が流れることを防止し得る。メモリ装置11は、ワード線WLa,WLbとビット線BLa,BLbとの電圧を調整することにより、行列状に配置された複数のメモリセル12a,12b,12c,12dのうち、例えば所望のメモリセル12aのメモリ4にだけ所定の電流を流し得る。
On the other hand, the
(4−2)メモリ素子の構成
図11との対応部分に同一符号を付して示す図13のように、メモリセル2a,2b,2c,2dに設けられた各メモリ14は、板状の圧電素子16上に、同じく板状のメモリ素子6が積層形成されている。メモリ素子6は、上述したように、Ti305の組成を有し、所定の電流(0.2〜0.4[[A・mm-2])によりβ相からλ相へと相転移して抵抗値が変化する酸化チタンによって形成されている。この場合、メモリ素子6には、平面状の一面が圧電素子16の設置面に密着するように形成されており、対向する側面に、対となる電極15a,15bが設けられている。また、メモリ素子6には、一方の電極15aに選択トランジスタ3のソースが接続され、他方の電極15bにソース線SLaが接続されており、一方の電極15aから他方の電極15bに向けて所定の電流が流れ得る。
(4-2) Configuration of Memory Element As shown in FIG. 13 in which parts corresponding to those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, each
メモリ素子6が設けられる圧電素子16は、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等により平板状に形成されており、電圧が印加されることにより伸縮等して形状が変形し得るようになされている。この実施の形態の場合、圧電素子16は、例えば1[V/μm]以上の電圧が印加されることで変形し、当該変形によってメモリ素子6に圧力を与え、当該メモリ素子6の酸化チタンをλ相からβ相に相転移させ得るようにされている。
The
かくして、この実施の形態の場合、メモリ14は、圧力印加によるメモリ素子6のλ相からβ相への相転移と、電流供給によるメモリ素子6のβ相からλ相への相転移とを利用して、データの初期化と、データの書き込みと、データの消去とが行い得るようになされている。なお、メモリ14に対するデータの書き込み手法については、上述した「(3−4)データの書き込み動作」と同じであり、またメモリ14に対するデータの読み出し手法についても、上述した「(3−5)データの読み出し動作」と同じであるため、ここでは、上述した第1の実施の形態とは異なる、データの初期化動作と、データの消去動作とについて以下順番に説明する。
Thus, in the case of this embodiment, the
(4−3)データの初期化動作
この場合、本発明のメモリ装置11は、データを書き込む前準備として、当該メモリ装置11のメモリセル12a,12b,12c,12d全体又はその一部を初期化する。ここでは、例えば、メモリ装置11の圧電素子制御線PL1a,PL1bからメモリセル12a,12b,12c,12dの各圧電素子16に所定の電圧を印加して各圧電素子16を変形させる。これにより、メモリセル12a,12b,12c,12dは、圧電素子16の変形によって所定の圧力がメモリ素子6に与えられ、各メモリ素子6の初期化を行う。その後、メモリ装置11は、圧電素子制御線PL1a,PL1bへの電圧印加を停止し、各圧電素子16を元の状態へと戻し、データの書き込み動作へと移行する。
(4-3) Data Initialization Operation In this case, the
この際、メモリ装置11では、全てのメモリ14において、圧電素子16の変形により与えられた圧力によってメモリ素子6がβ相となり抵抗値が一様になる。この場合、メモリ装置11は、例えばメモリ素子6がβ相の抵抗値にあるときと、符号「0」又は「1」とを対応付ける。これにより、この段階ではメモリ装置11のいずれのメモリ14においても一様の符号「0」(又は符号「1」)となるため、データが一切書き込まれていないことになる。
At this time, in the
(4−4)データの消去動作
この場合、メモリ装置11では、上述した「(4−3)データの初期化動作」と同様に、圧電素子制御線PL1a,PL1bからメモリセル12a,12b,12c,12dの各圧電素子16に所定の電圧を印加する。これにより、各メモリセル12a,12b,12c,12dは、それぞれメモリ素子6の酸化チタンがλ相またはβ相のいずれかにあっても、圧電素子16による変形によって与えられる圧力によりメモリ素子6をβ相に相転移させることができる。かくして、メモリ装置11では、圧電素子16からメモリ素子6への圧力印加によって全てのメモリ14において、メモリ素子6がβ相となり抵抗値が一様になり、データが消去された状態となり得る。
(4-4) Data Erasing Operation In this case, in the
因みに、この実施の形態の場合、このようなデータの消去は、圧電素子制御線PL1a,PL1bにデータ消去用の電圧を一律に印加することで、メモリセル12a,12b,12c,12dに書き込まれている各データを一括で消去させることができる。また、例えば圧電素子制御線PL1aにのみデータ消去用の電圧を印加すれば、当該圧電素子制御線PL1aに沿って設けられたメモリセル2a,2bのデータだけを消去させることもできる。
Incidentally, in the case of this embodiment, such data erasure is written in the
(4−5)作用および効果
以上の構成において、メモリ装置11は、Ti305の組成でなり、かつ460[K]以下で0.2〜0.4[A・mm-2]の書き込み電流が供給されると、非磁性半導体のβ相から、当該β相とは抵抗値が異なる常磁性金属状態のλ相に相転移する酸化チタンにより、各メモリセル12a,12b,12c,12dのメモリ素子6を形成するようにした。これにより、メモリ装置11では、例えばメモリセル12aにデータを書き込む際、当該メモリセル12aにのみ書き込み電流を流すことにより、当該メモリセル12aのメモリ素子6をβ相の酸化チタンからλ相の酸化チタンに相転移させ、メモリ素子6の抵抗値を変えることでデータを書き込むことができる。
(4-5) Operation and effect In the above configuration, the
また、メモリ装置11では、例えばメモリセル12aのデータを読み出す際、0.01〜0.15[A・mm-2]の読み出し電流をメモリセル12aに流すことで、当該メモリセル12aのメモリ素子6が仮にβ相であってもλ相に相転移させずに、メモリ素子6の酸化チタンの結晶状態を維持させたまま、読み出し電流を流すことができる。これにより、メモリ装置11では、メモリセル12aを流れた読み出し電流からメモリ素子6の抵抗値を測定することにより、当該メモリセル12aのメモリ素子6がβ相であるかλ相であるかの結晶状態を特定でき、メモリセル12aにデータが書き込まれているか否かを判断できる。
In the
さらに、このメモリ装置11では、圧電素子16に所定の電圧を印加することにより圧電素子16を変形させ、当該圧電素子16の変形によりメモリ素子6に圧力を与えるようにしたことにより、メモリセル12a,12b,12c,12dの各メモリ素子6の酸化チタンがλ相であってもβ相に相転移させ、メモリセル12a,12b,12c,12dの各メモリ素子6を全てβ相に揃えることができ、かくして、メモリセル12a,12b,12c,12dのデータを消去できる。
Further, in this
(5)第3の実施の形態によるメモリ装置
上述した第2の実施の形態においては、圧電素子制御線PL1a,PL1bから各圧電素子16に所定の電圧を印加し、各メモリセル12a,12b,12c,12dに当該電圧を一律に印加させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図14に示すように、圧電素子16に対して選択的に電圧を印加する圧電素子側選択トランジスタ23を設けたメモリセル22を適用してもよい。この場合、メモリ装置は、図14に示すようなメモリセル22が行列状に配置された構成となり、例えば一方向(列方向)に並ぶ複数のメモリセル22で圧電素子制御ビット線PBLaおよび圧電素子制御ソース線PSLaを共有し、一方向と交差する他方向(この場合、行方向)に配置された複数のメモリセル22でワード線WLaを共有し得る。
(5) Memory Device According to Third Embodiment In the second embodiment described above, a predetermined voltage is applied to each
また、メモリセル22は、圧電素子側選択トランジスタ23と、選択トランジスタ3とでワード線WLaを共有している。圧電素子側選択トランジスタ23は、例えばMOSトランジスタ構成でなり、ゲートにワード線WLaが接続され、ドレインに圧電素子制御ビット線PBLaが接続され、ソースに圧電素子16が接続されている。なお、圧電素子16には、圧電素子側選択トランジスタ23のソースが接続されている他、圧電素子制御ソース線PSLaも接続されている。
In the
圧電素子側選択トランジスタ23は、ワード線WLaの電圧と、圧電素子制御ビット線PBLaの電圧との差によりオンオフし得、オン動作することにより圧電素子制御ビット線PBLaからの電圧を圧電素子16に印加し得る。これにより圧電素子16は、圧電素子制御ビット線PBLaからの電圧に基づいて変形し、メモリ素子6に圧力を与えることで、当該メモリ素子6の酸化チタンをλ相からβ相に相転移させ得る。一方、圧電素子側選択トランジスタ23がオフ動作した場合、メモリセル22は、圧電素子制御ビット線PBLaからの電圧を圧電素子側選択トランジスタ23で遮断し、圧電素子16が変形することなくメモリ素子6への圧力印加を防止し得る。
The piezoelectric element side
このようなメモリセル22が行列状に配置されたメモリ装置では、データを消去する際、複数のワード線の電圧と、複数の圧電素子制御ビット線の電圧とを調整することにより、行列状に配置された複数のメモリセル22のうち、例えば所望のメモリセル22の圧電素子16にだけ電圧を印加してメモリ素子6に圧力を与え、ある特定のメモリセル22だけメモリ素子6の酸化チタンをβ相に相転移させ、データを消去させることができる。
In such a memory device in which the
(6)第4の実施の形態によるメモリ装置
次に、図12に示したメモリ装置11において、他の実施の形態によるデータの書き込み手法について説明する。ここでは、メモリ装置11に対する電源がオフにされると、各メモリセル12a,12b,12c,12dのデータが自動的に消去される揮発性のメモリ14を実現している。以下、データの初期化動作、データの書き込み動作、データの読み出し動作、およびデータの消去の順に説明する。
(6) Memory Device According to Fourth Embodiment Next, a data writing method according to another embodiment in the
(6−1)データの初期化動作
この場合、メモリ装置11では、データを書き込む前準備として、当該メモリ装置11のメモリセル12a,12b,12c,12d全体又はその一部を初期化するが、ここでは、例えば、メモリ装置11の圧電素子制御線PL1a,PL1bからメモリセル12a,12b,12c,12dの各圧電素子16に電圧を印加し続け、圧電素子16を変形させた状態を維持させる。これにより、メモリセル12a,12b,12c,12dは、圧電素子16の変形によって所定の圧力がメモリ素子6に与えられた状態が続き、各メモリ素子6の初期化が行われる。
(6-1) Data Initialization Operation In this case, the
この際、メモリ装置11では、全てのメモリ14において、圧電素子16の変形により与えられる一定の圧力によってメモリ素子6がβ相となり抵抗値が一様になる。そして、メモリ装置11は、例えばメモリ素子6がβ相の抵抗値にあるときと、符号「0」又は「1」とを対応付ける。これにより、この段階ではメモリ装置11のいずれのメモリ14においても一様の符号「0」(又は符号「1」)となるため、データが一切書き込まれていないことになる。
At this time, in the
(6−2)データの書き込み動作
メモリ装置11において、例えばメモリセル12aにだけデータを書き込む際には、ビット線BLa,BLbおよびワード線WLa,WLbの電圧を調整することによりメモリセル12aの選択トランジスタ3のみをオン動作させる。例えば、データを書き込む選択メモリセルとなるメモリセル12aが接続されたビット線BLaおよびワード線WLaにはHigh電圧を印加し、一方、データを書き込まないメモリセル12b,12c,12dだけが接続されたビット線BLbおよびワード線WLbにはLow電圧を印加する。
(6-2) Data Write Operation In the
これによりメモリ装置11は、メモリセル12aにおける選択トランジスタ3がオン動作し、メモリセル12aを介してビット線BLaおよびソース線SLaが電気的に接続し、ビット線BLaに印加した電圧に基づいて、メモリセル12aのメモリ14に、0.2〜0.4[A・mm-2]の書き込み電流が流れ得る。この際、メモリセル12aのメモリ14には、圧電素子16によってメモリ素子6に一定の圧力が与えられた状態が続いているものの、0.2〜0.4[A・mm-2]の書き込み電流がメモリ素子6に流れることで、当該メモリ素子6の酸化チタンがβ相からλ相へと相転移する。このようにして、メモリセル2aは、圧電素子16からメモリ素子6に一定の圧力が印加された状態のまま、当該メモリ素子6の酸化チタンがβ相からλ相に相転移して抵抗値が変化し、データが書き込まれた状態となり得る。
Thereby, in the
(6−3)データの読み出し動作
メモリ装置11において、例えばメモリセル12aのデータを読み出す際には、ビット線BLa,BLbおよびワード線WLa,WLbの電圧を調整することによりメモリセル12aの選択トランジスタ3のみをオン動作させ、メモリセル12aを介して、ビット線BLaおよびソース線SLaを電気的に接続させて、ビット線BLaからメモリセル12aを介してソース線SLaに、0.01〜0.15[A・mm-2]の読み出し電流を流す。なお、この際、メモリセル12aのメモリ14には、圧電素子16によってメモリ素子6に一定の圧力が与えられた状態が続いている。
(6-3) Data Read Operation In the
ここで、この実施の形態の場合でも、メモリセル12aのメモリ14は、読み出し電流が0.01〜0.15[A・mm-2]に選定されていることから、例えばデータが書き込まれておらずメモリ素子6の酸化チタンがβ相となっている場合でも、読み出し電流によって当該メモリ素子6の酸化チタンがλ相へと相転移することなく、メモリ素子6における酸化チタンの結晶状態を維持し得る。
Here, even in the case of this embodiment, the
このとき、ビット線BLaおよびソース線SLa間のメモリセル12aのメモリ14を流れる読み出し電流は、メモリ14におけるメモリ素子6の酸化チタンがβ相かλ相かで相違する抵抗値に応じて、電流値が変化する。従って、メモリ装置11は、圧電素子16によってメモリ素子6に圧力が与えられた状態のまま、メモリセル12aに流れる読み出し電流を、ソース線SLaを介して測定し、当該読み出し電流の電流値に基づいてメモリセル12aのメモリ14にデータが書き込まれているか否かを判断できる。
At this time, the read current flowing through the
(6−4)データの消去動作
この場合、メモリ装置11では、電源がオフにされると、圧電素子制御線PL1a,PL1bに印加されている電圧印加が停止し、これに応じてメモリセル12a,12b,12c,12dの各圧電素子16への電圧印加も停止する。これにより、メモリセル12a,12b,12c,12dの各圧電素子16は、電圧が印加されていないときの元の状態へと変形し、設置面に設けられたメモリ素子6に対して変形による圧力を与える。
(6-4) Data Erasing Operation In this case, in the
その結果、メモリセル12a,12b,12c,12dでは、メモリ素子6の酸化チタンがλ相またはβ相のいずれにあっても、圧電素子16が元の形状へと変形することによって与えられる圧力によりメモリ素子6をβ相に相転移させることができる。かくして、メモリ装置11では、電源がオフにされると、圧電素子16からメモリ素子6へ圧力が自動的に印加され、全てのメモリ14でメモリ素子6がβ相となり抵抗値が一様になって、データが消去された状態となり得る。
As a result, in the
因みに、メモリ装置11は、その後、電源がオンにされると、再び、圧電素子制御線PL1a,PL1bから全メモリセル12a,12b,12c,12dの圧電素子16に電圧が印加され、当該圧電素子16によってメモリ素子6に圧力が与えられた状態となり、各メモリ14にデータを書き込める状態となり得る。
Incidentally, when the power is subsequently turned on, the
(6−5)作用および効果
以上の構成において、メモリ装置11は、Ti305の組成でなり、かつ460[K]以下で圧力が印加されると、常磁性金属状態のλ相から非磁性半導体のβ相へ相転移し、さらに0.2〜0.4[A・mm-2]の書き込み電流が供給されると、β相からλ相に相転移する酸化チタンにより、各メモリセル12a,12b,12c,12dのメモリ素子6を形成するようにした。
(6-5) Actions and Effects In the above configuration, the
このようなメモリ装置11では、データを書き込む際、メモリセル12a,12b,12c,12dの各圧電素子16に電圧を印加し、当該圧電素子16を変形させることによりメモリ素子6に一定の圧力を与え続けて、メモリ素子6の酸化チタンをβ相にさせる。そして、メモリ装置11では、例えばメモリセル12aにデータを書き込む際、当該メモリセル12aにのみ書き込み電流を流すことにより、当該メモリセル12aのメモリ素子6をβ相の酸化チタンからλ相の酸化チタンに相転移させ、メモリ素子6の抵抗値を変えることでデータを書き込むことができる。
In such a
また、この実施の形態の場合、メモリ装置11は、電源がオフにされると、圧電素子制御線PL1a,PL1bからメモリセル12a,12b,12c,12dの各圧電素子16への電圧印加が停止し、当該圧電素子16が元の形状へと変形することによって与えられる圧力により各メモリ素子6をβ相に相転移させることができ、かくして、電源がオフにされる同時に自動的に全てのメモリ14のデータを消去させることができる。
In the case of this embodiment, when the power is turned off, the
(7)第5の実施の形態によるメモリ装置
なお、上述した第4の実施の形態においては、データを書き込む際、メモリ14の圧電素子16によってメモリ素子6に圧力が与えられた状態で、当該メモリ素子6に0.2〜0.4[A・mm-2]の書き込み電流を流し、メモリ素子6の酸化チタンをβ相からλ相へと相転移させてデータを書き込むようにした。
(7) Memory Device According to Fifth Embodiment In the above-described fourth embodiment, when data is written, the pressure is applied to the
しかしながら、本発明はこれに限らず、図15に示すように、メモリ31の圧電素子16によってメモリ素子6に圧力が与えられた状態で、上述した「(1−3)光照射によるβ相からλ相への光誘起相転移(圧力印加状態でデータを書き込む手法に用いる光誘起相転移)」の原理を利用し、書き込み光LT1を照射することによってメモリ素子6の酸化チタンをβ相からλ相へと相転移させてデータを書き込むようにしてもよい。
However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 15, in the state where the pressure is applied to the
この場合、メモリ31では、圧電素子16からメモリ素子6に一定の圧力が印加された状態のまま、紫外光から赤外光(355[nm]〜1064[nm])で、かつ3×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以上7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以下の光強度でなる光が書き込み光LT1としてメモリ素子6に照射されることで、当該メモリ素子6の酸化チタンがβ相からλ相に相転移して抵抗値が変化し、データが書き込まれた状態となり得る。
In this case, the
また、このメモリ31では、メモリ装置の電源がオフにされると、圧電素子16への電圧印加が停止し、当該圧電素子16が元の形状へと変形することによって与えられる圧力によりメモリ素子6をβ相の酸化チタンに相転移させることができ、かくして、電源がオフにされると同時に自動的にデータを消去させることができる。
Further, in this
なお、この際、データの読み出し手法としては、上述した「(3−5)データの読み出し動作」に従って、メモリ31に流れる読み出し電流の電流値に基づいて当該メモリ31にデータが書き込まれているか否かを読み出すことができる。
At this time, as a data reading method, whether or not data is written in the
また、その他のデータの読み出し手法として、メモリ装置11は、所定の光強度でなる読出用の光をメモリ素子6に照射し、メモリ素子6から戻ってくる戻り光を、受光素子により検出し、酸化チタンの結晶構造の相違(データの書き込み有無)により生じる反射率の違いから、メモリ素子6にデータが書き込まれた否かを判断するようにしてもよい。
As another data reading method, the
なお、ここで用いる読出用の光は、例えば波長355[nm]〜1064[nm]であり、メモリ素子6に照射した際に、当該メモリ素子6の酸化チタンがλ相からβ相、β相からλ相に相転移されない程度の光強度を有している。因みに、このように読出用の光によりメモリ素子6にデータが書き込まれているか否かを判断する場合、メモリ素子6の側面に設けた電極15a,15bは不要となり、またメモリ装置11におけるビット線BLa,BLbやワード線WLa,WLbも不要となる。
Note that the reading light used here has a wavelength of 355 [nm] to 1064 [nm], for example, and when the
(8)揮発性記録媒体
次に、上述した「(1−3)光照射によるβ相からλ相への光誘起相転移(圧力印加状態でデータを書き込む手法に用いる光誘起相転移)」の原理を利用した揮発性記録媒体について説明する。この場合、揮発性記録媒体は、Ti305の組成でなり、かつ460[K]以下で圧力が印加されると、常磁性金属状態のλ相から非磁性半導体のβ相へ相転移し、さらに光照射(光強度が3×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以上7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以下の光照射)によりβ相からλ相に相転移する酸化チタンにより形成されたメモリ素子を有する。揮発性記録媒体は、例えば板状でなる圧電素子上にメモリ素子が形成された構成を有し、圧電素子によってメモリ素子に圧力が与えられた状態で、上述した「(1−3)光照射によるβ相からλ相への光誘起相転移(圧力印加状態でデータを書き込む手法に用いる光誘起相転移)」の原理を利用し、光強度が3×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以上7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以下の光が書き込み光として照射されることによってメモリ素子の酸化チタンをβ相からλ相へと相転移させてデータが書き込まれる。
(8) Volatile recording medium Next, the above-mentioned “(1-3) Photo-induced phase transition from β-phase to λ-phase by light irradiation (photo-induced phase transition used for a method of writing data in a pressure applied state)” A volatile recording medium using the principle will be described. In this case, the volatile recording medium has a composition of
因みに、この揮発性記録媒体の形状に特に制限はなく、例えばBD(Blu-ray Disc、登録商標)やDVD(Digital Versatile Disc、登録商標)等の一般的な光ディスクのように円盤状に形成し、中央部分にチャッキング用の孔を形成するようにしてもよい。このようなディスク状の揮発性記録媒体とした場合には、記録再生装置に当該揮発性記録媒体を設置したとき、揮発性記録媒体の圧電素子に記録再生装置の電極が接触し、記録再生装置から圧電素子に電圧が印加され得る。 Incidentally, there is no particular limitation on the shape of the volatile recording medium, and it is formed in a disc shape like a general optical disk such as BD (Blu-ray Disc, registered trademark) or DVD (Digital Versatile Disc, registered trademark). A chucking hole may be formed in the central portion. In the case of such a disk-like volatile recording medium, when the volatile recording medium is installed in the recording / reproducing apparatus, the electrode of the recording / reproducing apparatus contacts the piezoelectric element of the volatile recording medium, and the recording / reproducing apparatus A voltage can be applied to the piezoelectric element.
この揮発性記録媒体は、データを書き込む際、記録再生装置から圧電素子に所定の電圧が印加され続けることで、圧電素子からメモリ素子に一定の圧力が印加され続け、この状態のまま紫外光から赤外光(355[nm]〜1064[nm])で、光強度が3×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以上7×10-6[mJ μm-2 pulse-1]以下の光が書き込み光としてメモリ素子に照射される。これにより、揮発性記録媒体では、光照射によってメモリ素子の酸化チタンがβ相からλ相に相転移して、データが書き込まれた状態となり得る。 In this volatile recording medium, when data is written, a predetermined voltage is continuously applied from the recording / reproducing device to the piezoelectric element, so that a constant pressure is continuously applied from the piezoelectric element to the memory element. Infrared light (355 [nm] to 1064 [nm]), light intensity is 3 × 10 -6 [mJ μm -2 pulse -1 ] or more and 7 × 10 -6 [mJ μm -2 pulse -1 ] or less Light is irradiated to the memory element as writing light. Thereby, in the volatile recording medium, the titanium oxide of the memory element is phase-shifted from the β phase to the λ phase by light irradiation, and data can be written.
なお、この際、データの読み出し手法としては、例えば所定の光強度でなる読出用の光をメモリ素子に照射し、当該メモリ素子から戻ってくる戻り光を、受光素子により検出し、酸化チタンの結晶構造の相違(データの書き込み有無)により生じる反射率の違いから、メモリ素子にデータが書き込まれた否かを判断し得る。 At this time, as a data reading method, for example, a reading light having a predetermined light intensity is irradiated to the memory element, and the return light returning from the memory element is detected by the light receiving element, and the titanium oxide Whether or not data has been written to the memory element can be determined from the difference in reflectance caused by the difference in crystal structure (whether or not data is written).
また、この揮発性記録媒体では、記録再生装置の電源がオフにされると、圧電素子への電圧印加が停止し、当該圧電素子が元の形状へと変形することによって与えられる圧力によりメモリ素子をβ相の酸化チタンに相転移させることができ、かくして、電源がオフにされる同時に自動的にデータを消去させることができる。 Further, in this volatile recording medium, when the power of the recording / reproducing apparatus is turned off, the voltage application to the piezoelectric element is stopped, and the memory element is caused by the pressure applied by the piezoelectric element deforming to its original shape. Can be phase transitioned to β-phase titanium oxide, and thus data can be automatically erased at the same time as the power is turned off.
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、第1の実施の形態から第5の実施の形態や、揮発性記録媒体の各構成を適宜組み合わせても良い。 The present invention is not limited to the above-described examples, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. The first to fifth embodiments and volatile You may combine suitably each structure of a recording medium.
1,11 メモリ装置
2a,2b,2c,2d,12a,12b,12c,12d,22 メモリセル
4,14,31 メモリ
6 メモリ素子
16 圧電素子
23 圧電素子側選択トランジスタ
BLa,BLb ビット線
WLa,WLb ワード線
1,11 Memory device
2a, 2b, 2c, 2d, 12a, 12b, 12c, 12d, 22 Memory cells
4,14,31 memory
6 Memory elements
16 Piezoelectric element
23 Piezo element side select transistor
BLa, BLb bit line
WLa, WLb Word line
Claims (10)
前記メモリ素子は、
Ti305の組成でなる酸化チタンを含有しており、前記書き込み電流が供給されることで、非磁性半導体の特性を有するβ相でなる前記酸化チタンが、常磁性金属状態の結晶構造でなるλ相へと相転移して抵抗値が変化する
ことを特徴とするメモリ。 A memory in which data is written by changing a resistance value of the memory element by supplying a write current to the memory element,
The memory element is
Titanium oxide having a composition of Ti 3 0 5 is contained, and when the write current is supplied, the titanium oxide having a β phase having the characteristics of a nonmagnetic semiconductor has a crystal structure in a paramagnetic metal state. A memory characterized in that the resistance value changes by phase transition to the λ phase.
ことを特徴とする請求項1に記載のメモリ。 2. The read current different from the write current is supplied to the memory element during a data read operation, and a resistance value of the memory element is specified based on a change in the read current. Memory.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のメモリ。 The memory according to claim 1, wherein the write current is 0.2 to 0.4 [A · mm −2 ].
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のメモリ。 The memory element is characterized in that, when erasing light is irradiated during a data erasing operation, the titanium oxide formed of the λ phase changes to the β phase and changes its resistance value. Item 4. The memory according to any one of Items 1 to 3.
前記メモリ素子は、データの消去動作時、前記圧電素子の変形により圧力が与えられることにより、前記λ相でなる前記酸化チタンが前記β相に相転移して抵抗値が変化する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のメモリ。 The memory element is provided in a piezoelectric element;
The memory element is characterized in that, when data is erased, pressure is applied by deformation of the piezoelectric element, so that the titanium oxide composed of the λ phase changes to the β phase and changes its resistance value. The memory according to any one of claims 1 to 3.
前記メモリ素子は、データの書き込み動作時、前記圧電素子の変形により圧力が与えられて前記酸化チタンが前記β相の状態のまま、前記書き込み電流が供給されることで、前記β相でなる前記酸化チタンが前記λ相に相転移して抵抗値が変化する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のメモリ。 The memory element is provided in a piezoelectric element;
In the data write operation, the memory element is applied with pressure by deformation of the piezoelectric element, and the titanium oxide remains in the β-phase state and the write current is supplied, whereby the memory element is in the β-phase. 4. The memory according to claim 1, wherein the titanium oxide undergoes a phase transition to the λ phase to change a resistance value. 5.
各前記メモリセルには、請求項1〜6のいずれか1項に記載のメモリが設けられている
ことを特徴とするメモリ装置。 A memory device comprising a plurality of bit lines and a plurality of word lines, wherein a memory cell is arranged at each crossing position of the bit lines and the word lines,
The memory device according to claim 1, wherein each of the memory cells is provided with the memory according to claim 1.
データが書き込まれる前記メモリセルでは、前記選択トランジスタがオン動作することにより前記ビット線の電圧がメモリに印加され、該メモリに書き込み電流が流れる
ことを特徴とする請求項7に記載のメモリ装置。 The memory cell includes a selection transistor between the bit line and the memory,
8. The memory device according to claim 7, wherein in the memory cell to which data is written, the voltage of the bit line is applied to the memory by turning on the selection transistor, and a write current flows through the memory.
各前記メモリセルは、
請求項5または6に記載のメモリと、
前記ビット線および前記メモリ間に設けられた選択トランジスタと、
圧電素子制御ビット線から電圧が印加される圧電素子側選択トランジスタとを備えており、
前記圧電素子側選択トランジスタがオン動作することにより、前記圧電素子制御ビット線から前記圧電素子に電圧が印加され、該圧電素子が変形する
ことを特徴とするメモリ装置。 A memory device comprising a plurality of bit lines and a plurality of word lines, wherein a memory cell is arranged at each crossing position of the bit lines and the word lines,
Each of the memory cells
Memory according to claim 5 or 6,
A select transistor provided between the bit line and the memory;
A piezoelectric element side selection transistor to which a voltage is applied from a piezoelectric element control bit line,
When the piezoelectric element side selection transistor is turned on, a voltage is applied to the piezoelectric element from the piezoelectric element control bit line, and the piezoelectric element is deformed.
電圧が印加されることにより変形し、前記メモリ素子に圧力を与える圧電素子とを備えており、
前記メモリ素子には、
前記圧電素子によって圧力が与えられた状態で、前記書き込み光が照射されることで、前記β相でなる前記酸化チタンが前記λ相に相転移して、データが書き込まれる
ことを特徴とする揮発性記録媒体。 When a pressure is applied to the composition of Ti 3 0 5 , the phase transition from a λ phase having a crystal structure in a paramagnetic metal state to a β phase having the characteristics of a non-magnetic semiconductor is irradiated with writing light. A memory element formed of titanium oxide that undergoes a phase transition from the β phase to the λ phase;
A piezoelectric element that deforms when a voltage is applied and applies pressure to the memory element;
The memory element includes
Volatilization is characterized in that when the writing light is irradiated in a state where pressure is applied by the piezoelectric element, the titanium oxide composed of the β phase undergoes phase transition to the λ phase and data is written. Recording medium.
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