TWI251332B - High temperature annealing of spin coated Pr1-xCaxMnO3 thin film for RRAM application - Google Patents

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TWI251332B
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Description

1251332 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於PCMO薄膜之旋塗，且特別是關於一種 可在RR AM應用中增強？〇^/[〇薄膜的雙極轉換性質之退 火處理。 【先前技術】 使用旋塗於P t基板上的p C Μ 0薄膜，在室溫中運算 之電子可程式電阻非揮發性記憶體器件係由Zhuang等在 2002年9月26日提出申請的美國專利申請序號第 10/256，380 號，名稱爲 “ Method Resistance Memory M e t a ] O x i d e T h i n F i 1 m D e p o s i t i ο η ” 中證實，且其中述及 —種於RAM器件中形成一 CMR層之技術。該PCMO薄膜 係成長在鉑層上且，於低溫熱處理之後，展現出非晶形或 多晶形的結構。此電阻器可用具有不同脈衝寬度之單極電 子脈衝逆向程式化到一高或低電阻狀態。不過，爲了要在 RRAM應用中使用CMR，更佳者爲使用雙極電脈衝轉換 性質。此等轉換性質需要一種結晶良好的PCM〇薄膜。 【發明內容】 一種在一 RRAM器件中形成一 PCMO薄膜之方法， 其係包括準備一基板；在該基板上沈積一金屬屏障層；在 該屏障層上形成一底部電極；使用一由Pr(CH3C02)3 · H2〇、Ca(CH3C02)2 · H2〇、和 Mn(ni)(CH3C02)3 · 2H2〇 (2) 1251332 在醋酸溶劑中組成的PCMO前驅物旋塗一層 P 1.1 _ x C a χ Μ η〇3 (P C Μ 0 )於該底部電極上；及於至少一烘烤步 驟中烘烤該P C Μ 0薄膜，其中該烘烤步驟可包括5例如’ 一第一烘烤步驟，在約5 0 °C至1 5 0 °C的溫度烘烤約1 〇秒 至1小時；一第二烘烤步驟，在約1 〇 〇 °C至2 0 0 °C的溫度 烘烤約]0秒至1小時；和一第三烘烤步驟’在約1 5 0 °C 至3 0 0 °C的溫度烘烤約1 〇秒至1小時。另外，可用單一 烘烤步驟，在約5 0 °C至3 0 (TC的溫度烘烤約1 〇秒至1小 時。在每一旋塗步驟之後，該（等）烘烤步驟之後係進行 該PCMO薄膜的退火，於一第一退火步驟中，係在約400 °C至9 0 0 °C的溫度進行約1 〇秒至1小時；重複該旋塗步 驟，該至少一烘烤步驟和該第一退火步驟，直到該PCMO 薄膜具有合意的厚度爲止；在溫度約4 5 0 °C至1 〇 〇 (TC的一 第二退火步驟中，將該PCMO薄膜退火約1分鐘至24小 時，從而製成一 PCMO薄膜，其具有PnxCaxMn〇3(〇.2 < =X < = 0.5 )之晶格結構；沈積一頂部電極；將該頂部 電極作成圖樣；以及完成該RRAM器件。 本發明之目標係要詳細說明一種經旋塗的P C Μ 0薄膜 之高溫退火方法，以形成供 RRAM應用，具有雙極電子 脈衝轉換性質的結晶良好之P C Μ 0薄膜。 本發明此摘要與諸目標係經提供以促成對本發明本質 之快速瞭解。經由參考下面配合附圖的對本發明較佳具體 實例之詳細說明，可得到對本發明之更徹底瞭解。 (3) 1251332 【實施方式】 較佳具體實例之詳細說明 本發明方法係包括準備一基板，其可由矽、二氧化矽 、或多晶矽所形成。於該基板上沈積一 Ta、TaN、Ta2〇5 、Ti、TiN、TiAIN、TaAIN、TiSiN、TaSiN、或丁iAl 之 屏障層’且在該屏障層上形成一底部電極。該底部電極可 由pt、Ir、或IrTaO所形成。於該底部電極上旋塗一層 Pr]>xCaxMn03(PCM0)薄膜。 該等PCMO前驅物係在醋酸溶劑中的Pr(CH3C02)3 · H2O、Ca(CH3C〇2)2 · H20、Mn(III)(CH3C〇2)3 · 2H20。然 後’在一或更多道烘烤步驟中烘烤該PCMO薄膜，例如一 第一烘烤步驟可包括於約5 0 °C至1 5 0 °C的溫度烘烤約1 〇 秒至1小時；一第二烘烤步驟可包括於約1 〇 Ot至2 0 (TC 溫度烘烤約]〇秒至1小時；及一第三烘烤步驟可包括於 約]5 0 °C至3 0 0。(：溫度烘烤約1 〇秒至1小時。於需要時， 可於本發明方法中使用3道以上的烘烤步驟以達到合意的 薄膜厚度。於該等步驟中使用不同的烘烤溫度；較佳者， 由第一步驟進展至第二步驟時以及由第二步驟進展至第三 步驟時，增加溫度。另外，本發明方法可使用單一烘烤步 驟’其可包括於約5 0 °C至3 0 0 °C的溫度下烘烤約1 0秒至 ]小時。於每次塗佈之後，在該（等）烘烤步驟之後，於 第一退火步騾中，在約4 00 °C至 90 0 °C快速熱退火（RTA )或爐內預退火此薄膜約1 0秒至1小時。重複該旋塗製 程直到該PCMO薄膜具有合意的厚度爲止。將該結構快速 -7- (4) 1251332 熱’ 火或置於爐中進行退火後熱處理，在此也稱爲第二退 火步驟。退火後熱處理之溫度約爲4 5 0 °c至1 〇 〇 〇 °c，且退 火時間爲約1分鐘至24小時。該退火氣圍可爲氧、氮、 ^ '或真空、或彼等之任何組合，且係在從真空至周遭氣 s的受控制壓力下實施。此等氣圍也可用於烘烤、預退火 和後段退火中任何一步驟或所有步驟中。 然後，於該PCMO薄膜上沈積一 Pt、Ir、An、或其 他貴金屬或金屬氧化物之頂部電極且使用淺遮罩，或者濕 式或乾式蝕刻程序製作圖樣。在頂部電極沈積與蝕刻之後 ’可進行一後段退火。頂部電極沈積後之退火後熱處理之 溫度爲約4 5 0 °C至1 0 0 0 °C，且退火時間爲約1分鐘至2 4 小時。同樣地，該退火氣圍可爲在從真空至周遭氣圍的控 制壓力下之氧、氮、氬、或真空、或彼等之任何組合。晶 體 Pri-xCaxMn〇3 的組成爲 〇»2 < = X < = 0.5。 圖1繪示出成長於銥基板上，且在6 0 0 °C的0 2中後 段退火15分鐘之PCMO薄膜之典型XRD光譜。圖2繪示 出成長於鉑基板上，且在600 °C的〇2中後段退火]5分鐘 之PCMO薄膜之典型XRD光譜。 圖3繪示出沈積於鉑基板上之p r】-x C a χ Μ η〇3 ( X = 0.4 )薄膜之電阻轉換性質。每次塗覆後都將此薄膜在氧氣圍 中於5 0 0 °C中預退火5分鐘且在氮氣圍中於5 5 〇 °C進行 RTA後段退火1 5分鐘’經過3個旋塗循環，製成3層之 PCMO薄膜。此器件之50奈秒（ns )的寫入條件爲5伏 (V )，而5 0奈秒的重置條件爲-5伏。該測量係經由施 (5) 1251332 加正偏壓至頂部電極及施加接地探針於該底部電極而完成 的。寫入電阻比重置電阻較大約兩個數量級。 本發明方法也可用來製造小型電容器，例如1 〇平方 微米以下的電容器。 如此，已於上文揭示出供RRAM應用的經旋塗 Pn_xCaxMn03薄膜之高溫退火方法。應瞭解者，在由後附 申請專利範圍所界定的本發明範圍內可對其作出進一步的 變更及修改。 【圖式簡單說明】 圖1係成長於銥基板上，在 6 0 0 °C的氧氣中退火15 分鐘之PCMO薄膜之典型XRD光譜。 圖2係成長於銷基板上，在 6 0 0 °C的氧氣中退火15 分鐘之PCMO薄膜之典型XRD光譜。 圖 3繪示出經沈積於鉑基板上之 Pri_xCaxMn03 ( X = G.4 )薄膜之電阻轉換性質。 -9-

Claims (1)

1251332 ⑴ 十、申請專利範圍 ].一種在一 RRAM裝置中形成一 PCMO薄膜之方法， 其包括： 製備一基板； 在該基板上沈積一金屬屏障層； 在該金屬屏障層上形成一底部電極； 旋塗一層 Pn_xCaxMn03(PCM0)於該底部電極上，其 係使用一由 Pr(CH3C02)3.H20、Ca(CH3C〇2)2.H20、和 Μ n (I Π ) ( C H 3 C 0 2) 3 · 2 Η 2 0所組成的 P C Μ Ο前驅物於醋酸 溶劑中； 於至少一烘烤步驟中烘烤該PCMO薄膜，其中該至少 --烘烤步驟包括在約5 0 °C至3 0 0 °C的溫度烘烤約1 〇秒至 1小時； 在每一旋塗步驟之後，於一第一退火步騾中，在約 4〇〇°C至9 00 °C溫度將該PCMO薄膜退火約10秒至1小時 重複該旋塗步驟，該至少一烘烤步驟和該第一退火步 驟’直到該PCMO薄膜具有合意的厚度爲止； 在一第二退火步驟中，於約4 5 0。(：至]〇 〇 〇 °C溫度將該 P C Μ 0薄膜退火，約1分鐘至2 4小時，從而製成一具有 ρ 】·〗· X C a λ’ Μ η 0 3 ( 0.2 < = X < = 〇 . 5 )晶格結構之 P C Μ 0 薄 膜； 沈積一頂部電極； 將該頂部電極製成圖樣；及 -10- (2) 1251332 完成該RRAM裝置。 2 .根據申請專利範圍第1項之方法’其中該製備一基 板係包括製備一選自矽、二氧化矽和多晶矽基板所構成群 組中的基板。 3 .根據申請專利範圍第1項之方法，更進一步包括提 供一該至少一烘烤步驟，該第一退火步驟和該第二退火步 驟所用之氣圍，其中該退火氣圍係選自氧、氮、氬、真空 和彼等之任何組合所構成群組中者，其經控制壓力在真空 至周圍大氣壓範圍。 4 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中該沈積一金 屬屏障層係包括沈積一金屬之金屬屏障層，該金屬係選自 Ta、 TaN、 Ta205、 Ti、 TiN、 TiAIN、 TaAIN、 TiSiN、 TaSiN、及TiAl所構成的群組之中者。 5 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中該在該金屬 屏障層上形成一底部電極係包括沈積一電極材料之底部電 極，該電極材料係選自P t、I r和Ir T a 0所構成的群組之中 者。 6 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該沈積一頂 部電極係包括沈積一電極材料之頂部電極，該電極材料選 自Pt、lx*、An、其他貴金屬和貴金屬氧化物所構成的群組 之中者。 7 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中係在該沈積 一頂部電極之前實施該第二退火步驟。 8 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中係在該沈積 -11 - (3) 1251332 一頂部電極之後實施該第二退火步驟。 9· 一種在一RRAM裝置中形成一 PCMO薄膜之方法， 其包括： 製備一基板，其係選自矽、二氧化矽和多晶矽基板所 構成之群組中者； 在該基板上沈積一金屬屏障層； 在該金屬屏障層上形成一底部電極； 於該底部電極上旋塗一層pri.xCaxMn03(PCM0)，其 係使用一由 Pr(CH3C〇2)3 · H2〇、Ca(CH3C〇2)2 · H2〇、和 Mn(III)(CH3C02)3· 2H20所組成的PCMO前驅物於醋酸 溶劑中； 於至少一烘烤步驟中烘烤該PCMO薄膜，其中該至少 一烘烤步驟包括在約5 0 °C至3 0 0 °C的溫度烘烤約1 〇秒至 1小時； 在每一旋塗步驟之後，於一第一退火步驟中，在約 4 〇 〇 °C至9 0 0 °C溫度將該P C Μ 0薄膜退火約1 0秒至I小時 重複該旋塗步驟，該至少一烘烤步驟和該第一退火步 驟，直到該PCMO薄膜具有合意的厚度爲止； 在一第二退火步驟中，於約4 5 〇 r至1 〇 〇 〇 °c溫度將該 PCMO薄膜退火，約]分鐘至24小時，從而製成一具有 Pr].xCaxMn03 ( 0.2 < = X < = 〇.5 )晶格結構之 PCM0 薄 膜； 提供一供該至少一烘烤步驟、該第一退火步驟和該第 -12- (4) 1251332 一退火步驟所用之氣圍，其中該退火氣圍係選自氧、氮、 氬、真空和彼等之任何組合所構成群組中者，其經控制壓 力在真空至周圍大氣壓範圍； 沈積一頂部電極； 將該頂部電極製成圖樣；及 完成該RRAM裝置。 ]〇 .根據申請專利範圍第9項之方法，其中該烘烤該 PC M0薄膜係包括在至少3個分開的烘烤步驟中烘烤該 PC M0薄膜，其中該等至少3個分開的烘烤步驟係包括在 約5 0 °C至1 5 0 °C溫度約1 〇秒至1小時之第一烘烤步驟； 在約1 〇 〇 °C至2 0 0 °C溫度約1 〇秒至1小時之第二烘烤步驟 ;及在約1 5 0 °C至3 0 CTC溫度約1 〇秒至1小時之第三烘烤 步驟。 Π .根據申請專利範圍第9項之方法，其中該沈積一 金屬屏障層係包括沈積一金屬之金屬屏障層，該金屬係選 自 Ta、TaN、Ta2〇5、Ti、TiN、TiA】N、TaAIN、TiSiN、 TaSiN、及Ti A1所構成的群組之中者。 1 2 .根據申請專利範圍第9項之方法，其中該在該金 屬屏障層上形成一底部電極係包括沈積一電極材料之底部 電極，該電極材料係選自P t、I r和I r T a 0所構成的群組之 中者。 1 3 ·根據申請專利範圍第9項之方法，其中該沈積一 頂部電極係包括沈積一電極材料之頂部電極，該電極材料 選自Pt、Ir、Au、其他貴金屬和貴金屬氧化物所構成的群 -13 > (5) 1251332 組之中者。 I4·根據申請專利範圍第9項之方法，其中係在該沈 積一頂部電極之前實施該第二退火步驟。 1 5，根據申請專利範圍第9項之方法，其中係在該沈 積一頂部電極之後實施該第二退火步驟。 1 6.—種在一 RRAM裝置中形成一 PcM〇薄膜之方法 ’其包括： 製備一基板； 在該基板上沈積一金屬之金屬屏障層，該金屬係選自 Ta、TaN、Ta2〇5、Ti、丁iN、TiAIN、TaAIN、TiSiN、 T a S i N、及T i A 1所構成的群組中者； 在該金屬屏障層上形成一電極材料之底部電極，該電 極材料係選自Pt、Ir和IrTaO所構成的群組中者； 於該底部電極上旋塗一層 Pr^xCaxMnOWPCMO)，其 係使用一由 P r ( C Η 3 C 0 2) 3 · Η 2 0、C a ( C Η 3 C 〇 2 ) 2 · Η 2 Ο、和 Μ η ( Π I) ( C Η 3 C Ο 2) 3 · 2 Η 2 〇所組成的Ρ C Μ Ο前驅物於醋酸 溶劑中； 在至少3個分開的烘烤步驟中烘烤該PCMO薄膜’其 中該等至少3個分開的烘烤步驟係包括在約5 0 °C至1 5 〇 C 溫度約ίο秒至1小時之第一烘烤步驟；在約100°c至200 °C溫度約1 〇秒至1小時之第二烘烤步驟，及在約1」〇 C 至3 0 0 t溫度約1〇秒至1小時之第三拱烤步驟； 在每-旋塗步驟之後，在一第—退火步驟中約 4 0 0 °C至90CTC溫度下將該PCM0薄膜退火約]〇秒至1小 -14- (6) 1251332 時； 重複該旋塗步驟、該至少3個分開的烘烤步驟和該第 一退火步驟，直到該P C Μ 0薄膜具有合意的厚度爲止； 在第二退火步驟中，於約4 5 〇 °C至1 0 0 0 °C溫度下將該 P C Μ 0薄膜退火約1分鐘至2 4小時，從而製成一具有 Pn.xCa.MnOs ( 0.2 < = X < = 〇. 5 )晶格結構之 PCMO 薄膜 沈積一電極材料之頂部電極，該電極材料選自P t、I r 、Au、其他貴金屬和貴金屬氧化物所構成的群組； 將該頂部電極作成圖樣；及 完成該RRAM裝置。 1 7 .根據申請專利範圍第1 6項之方法，其中該製備一 基板係包括製備一選自矽、二氧化矽和多晶矽基板所構成 群組中的基板。 1 8 .根據申請專利範圍第1 6項之方法，其進一步包括 提供一供該至少3個分開的烘烤步驟、該第一退火步驟和 該第二退火步驟所用之氣圍，其中該退火氣圍係選自氧、 氮、氬、真空和彼等之任何組合所構成群組中者，其經控 制壓力在真空至周圍大氣壓範圍。 1 9 .根據申請專利範圍第1 6項之方法，其中係在該沈 積一頂部電極之前實施該第二退火步驟。 2 〇 .根據申請專利範圍第1 6項之方法，其中係在該沈 積一頂部電極之後實施該第二退火步驟。 2 ].根據申請專利範圍第1 0或]6項之方法，其中於 -15- (7) 1251332 該至少3個分開的烘烤步驟之每一步驟中係使用不同的烘 烤溫度。 2 2 .根據申請專利範圍第2 ]項之方法，其中在第二烘 烤步驟中的烘烤溫度係高於在第一烘烤步驟中者，且第三 烘烤步驟中的烘烤溫度係高於第二烘烤步驟中者。
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6965137B2 (en) * 2002-08-02 2005-11-15 Unity Semiconductor Corporation Multi-layer conductive memory device
US6911361B2 (en) * 2003-03-10 2005-06-28 Sharp Laboratories Of America, Inc. Low temperature processing of PCMO thin film on Ir substrate for RRAM application
US6955992B2 (en) * 2003-09-30 2005-10-18 Sharp Laboratories Of America, Inc. One mask PT/PCMO/PT stack etching process for RRAM applications
US20060171200A1 (en) * 2004-02-06 2006-08-03 Unity Semiconductor Corporation Memory using mixed valence conductive oxides
US7082052B2 (en) 2004-02-06 2006-07-25 Unity Semiconductor Corporation Multi-resistive state element with reactive metal
US7402456B2 (en) * 2004-04-23 2008-07-22 Sharp Laboratories Of America, Inc. PCMO thin film with memory resistance properties
JP4460363B2 (ja) * 2004-06-08 2010-05-12 シャープ株式会社 半導体装置及びその製造方法
US7169637B2 (en) * 2004-07-01 2007-01-30 Sharp Laboratories Of America, Inc. One mask Pt/PCMO/Pt stack etching process for RRAM applications
US7339813B2 (en) * 2004-09-30 2008-03-04 Sharp Laboratories Of America, Inc. Complementary output resistive memory cell
WO2006109622A1 (ja) * 2005-04-12 2006-10-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 電気素子，メモリ装置，および半導体集積回路
KR100722853B1 (ko) * 2005-06-23 2007-05-30 한양대학교 산학협력단 절연막의 적층증착에 의한 저항 메모리 소자의 제조방법
US20070048990A1 (en) * 2005-08-30 2007-03-01 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method of buffer layer formation for RRAM thin film deposition
US20070205096A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-06 Makoto Nagashima Magnetron based wafer processing
US8395199B2 (en) 2006-03-25 2013-03-12 4D-S Pty Ltd. Systems and methods for fabricating self-aligned memory cell
KR100785509B1 (ko) * 2006-06-19 2007-12-13 한양대학교 산학협력단 ＲｅＲＡＭ 소자 및 그 제조 방법
US8454810B2 (en) 2006-07-14 2013-06-04 4D-S Pty Ltd. Dual hexagonal shaped plasma source
US7932548B2 (en) 2006-07-14 2011-04-26 4D-S Pty Ltd. Systems and methods for fabricating self-aligned memory cell
US8308915B2 (en) 2006-09-14 2012-11-13 4D-S Pty Ltd. Systems and methods for magnetron deposition
CN100550459C (zh) * 2007-01-12 2009-10-14 中国科学院上海硅酸盐研究所 提高脉冲触发电阻式随机存储器抗疲劳特性的方法
CN101441890B (zh) * 2008-12-18 2011-11-30 中国科学院微电子研究所 电阻转变型存储器及其驱动装置和方法
WO2010087000A1 (ja) * 2009-01-30 2010-08-05 株式会社 東芝 不揮発性記憶装置の製造方法
KR101105981B1 (ko) 2009-04-28 2012-01-18 한양대학교 산학협력단 저항변화 메모리 소자 및 이의 제조방법
US8227783B2 (en) * 2009-07-13 2012-07-24 Seagate Technology Llc Non-volatile resistive sense memory with praseodymium calcium manganese oxide
US8377718B2 (en) * 2010-11-10 2013-02-19 Micron Technology, Inc. Methods of forming a crystalline Pr1-xCaxMnO3 (PCMO) material and methods of forming semiconductor device structures comprising crystalline PCMO
US8859382B2 (en) 2011-10-26 2014-10-14 Micron Technology, Inc. Methods of forming metal oxide and memory cells
US11301557B2 (en) 2019-07-19 2022-04-12 Dell Products L.P. System and method for data processing device management
WO2021236224A1 (en) * 2020-05-20 2021-11-25 Hrl Laboratories, Llc Method of growing crystalline optical films on si substrates which may optionally have an extremely small optical loss in the infra-red spectrum with hydrogenation of the crystalline optical films

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4946710A (en) * 1987-06-02 1990-08-07 National Semiconductor Corporation Method for preparing PLZT, PZT and PLT sol-gels and fabricating ferroelectric thin films
WO1992019564A1 (en) * 1991-05-01 1992-11-12 The Regents Of The University Of California Amorphous ferroelectric materials
US5188902A (en) * 1991-05-30 1993-02-23 Northern Illinois University Production of PT/PZT/PLZI thin films, powders, and laser `direct write` patterns
US5699035A (en) * 1991-12-13 1997-12-16 Symetrix Corporation ZnO thin-film varistors and method of making the same
US5650362A (en) * 1993-11-04 1997-07-22 Fuji Xerox Co. Oriented conductive film and process for preparing the same
US6066581A (en) * 1995-07-27 2000-05-23 Nortel Networks Corporation Sol-gel precursor and method for formation of ferroelectric materials for integrated circuits
JPH0959022A (ja) * 1995-08-23 1997-03-04 Nippon Steel Corp Ｍｎ系ペロフスカイト酸化物薄膜の製造方法
DE19743270A1 (de) * 1997-09-30 1999-04-01 Siemens Ag Herstellverfahren für eine keramische Schicht
US6040040A (en) * 1998-01-28 2000-03-21 Ncr Corporation Multi-layer thermal transfer media from selectively curable formulations
JP3996767B2 (ja) * 1999-06-10 2007-10-24 シメトリックス・コーポレーション 集積回路及び集積回路の形成方法
JP2002305288A (ja) * 2000-08-25 2002-10-18 Nomura Shinzo キャパシタ電極構造及び半導体記憶装置
US6531371B2 (en) * 2001-06-28 2003-03-11 Sharp Laboratories Of America, Inc. Electrically programmable resistance cross point memory
US6693821B2 (en) * 2001-06-28 2004-02-17 Sharp Laboratories Of America, Inc. Low cross-talk electrically programmable resistance cross point memory
JP4488661B2 (ja) * 2001-09-18 2010-06-23 Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 強誘電体キャパシタの製造方法
US6759249B2 (en) * 2002-02-07 2004-07-06 Sharp Laboratories Of America, Inc. Device and method for reversible resistance change induced by electric pulses in non-crystalline perovskite unipolar programmable memory
JP2004092296A (ja) * 2002-09-03 2004-03-25 Hideyuki Onoda 仮設足場設計データ提供装置およびその方法、ならびに仮設足場設計データ提供プログラム

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