JP4977158B2 - 情報記録再生装置 - Google Patents
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Description
本発明の例に係る情報記録再生装置は、電圧の印加或いは電流の供給により抵抗値が変化する抵抗変化材料を記録層とし、その上下にP型或いはn型キャリアーがドープされたIV族或いはIII-V族の半導体層(電極層)を接触させたことを特徴とする。
本発明の例に係る情報記録再生装置における情報の記録/再生の基本原理について説明する。
次に、最良と思われるいくつかの実施形態について説明する。
A. 構造
図2及び図3は、本発明の例に係るプローブメモリを示している。
図2及び図3のプローブメモリの記録/消去/再生動作について説明する。
このようなプローブメモリによれば、現在のハードディスクやフラッシュメモリよりも高記録密度及び低消費電力を実現できる。
A. 構造
図8は、本発明の例に係るクロスポイント型半導体メモリを示している。
半導体チップ30上には、ワード線WLi−1,WLi,WLi+1とビット線BLj−1,BLj,BLj+1が配置され、これら配線の交差部にメモリセル33及びダイオード34が配置される。
図8乃至図10を用いて書き込み/消去/読み出し動作を説明する。
ここでは、点線Aで囲んだメモリセル33を選択し、これについて書き込み/消去/読み出し動作を実行するものとする。
このような半導体メモリによれば、現在のハードディスクやフラッシュメモリよりも十分な信頼性を有する高記録密度及び低消費電力を実現できる。
本実施の形態では、プローブメモリと半導体メモリの2つについて説明したが、本発明の例で提案する材料及び原理を、現在のハードディスクやDVDなどの記録媒体に適用することも可能である。
いくつかのサンプルを作成し、リセット(消去)状態とセット(書き込み)状態との抵抗差について評価した実験例を説明する。
第1実験例のサンプルの仕様は、以下の通りである。
記録材料層22は、TiN 10nm上に下部電極層として5nm厚のB doped Si(ボロンドープトシリコン)を積層し、その上に記録層として10nm厚のMn3O4を直接積層し、その上に上部電極層として5nm厚のB doped Siを直接積層した構造で構成する。
第2実験例のサンプルの仕様は、以下の通りである。
記録材料層22は、TiN 10nm上に5nm厚のB doped SiC(ボロンドープトSiC)を積層し、その上に10nm厚のMn3O4を直接積層し、その上に5nm厚のB doped SiCを直接積層した構造で構成する。
第3実験例のサンプルの仕様は、以下の通りである。
記録材料層22は、TiN 10nm上に5nm厚のAl doped Ge(アルミドープトGe)を積層し、その上に10nm厚のMn3O4を直接積層し、その上に5nm厚のAl doped Geを直接積層した構造で構成する。
第4実験例のサンプルの仕様は、以下の通りである。
記録材料層22は、TiN 10nm上に5nm厚のB doped DLC (ボロンドープトダイヤモンドライクカーボン)を積層し、その上に10nm厚のMn3O4を直接積層し、その上に5nm厚のB doped DLCを直接積層した構造で構成する。
第5実験例のサンプルの仕様は、以下の通りである。
記録材料層22は、TiN 10nm上に5nm厚のAl doped GaAs(アルミドープトGaAs)を積層し、その上に10nm厚のHfO2を直接積層し、その上に5nm厚のAl doped GaAsを直接積層した構造で構成する。
第6実験例のサンプルの仕様は、以下の通りである。
記録材料層22は、TiN 10nm上に5nm厚のIn doped GaAs(インジウムドープトGaAs)を積層し、その上に10nm厚のHfO2を直接積層し、その上に5nm厚のIn doped GaAsを直接積層した構造で構成する。
第7実験例のサンプルの仕様は、以下の通りである。
記録材料層22は、TiN 10nm上に5nm厚のB doped GaN(ボロンドープトGaN)を積層し、その上に10nm厚のHfO2を直接積層し、その上に5nm厚のB doped GaNを直接積層した構造で構成する。
比較例のサンプルの仕様は、以下の通りである。
記録材料層22は、TiN 10nm上に10nm厚のMn3O4、5nm厚のPtを積層した構造で構成する。
以上、説明したように、第1乃至第7実験例のいずれのサンプルにおいても、10試料で100サイクル以上のサイクル寿命を満たしている。
本発明の例は、フラッシュメモリに適用することも可能である。
セット(書き込み)動作は、コントロールゲート電極45に電位V1を与え、半導体基板41に電位V2を与えることにより実行する。
本発明の例において、記録層の上面及び下面に接触する電極層は、P型或いはn型キャリアーがドープされたIV族或いはIII-V族の半導体から構成される。
本発明の例に関わる情報記録再生装置によれば、ReRAM動作特性を維持したまま耐熱性の向上を実現することができる。
Claims (5)
- 酸化物から構成される記録層と、前記記録層の第1の面を覆う第1の電極層と、前記記録層の第2の面を覆う第2の電極層と、前記第1及び第2の電極層間に電圧を印加して前記記録層の抵抗を変化させて情報を記録する手段とを具備し、前記第1及び第2の電極層は、P型或いはn型キャリアーがドープされたIV族或いはIII-V族の半導体から構成されることを特徴とする情報記録再生装置。
- 前記半導体は、Si、SiC、SiGe、Ge、GaN、DLC或いはダイヤモンドであることを特徴とする請求項1に記載の情報記録再生装置。
- 前記半導体の抵抗率は、前記記録層の最小の抵抗率よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の情報記録再生装置。
- 前記記録層は、
i). CoOx, FeOx, MnOx, NiOx, CuOx, TiOx, ZrOx, HfOx, NbOx, TaOx, MoOx, WOx
但し、1≦x≦3である。
ii). ABxOy
但し、Aは、Mg, Ca, Sr, Al, Ga, Sb, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Rh, In, Tl, Pb Siのうちの一つ、Bは、Al, Ga, Ti, Ge, Sn, V, Nb, Ta, Cr, Mn, Mo, W, Ir, Osのうちの一つ、0.5≦x≦2.2、2≦y≦5である。
のうちの一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の情報記録再生装置。 - 前記半導体のキャリアー濃度は、1×1018個/cc以上であることを特徴とする請求項1に記載の情報記録再生装置。
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