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ビジョン
情報通信量は今後も増加し続けると予測され、デバイス内での情報保存・処理を行うメモリの高性能化が一層重要となる。次世代型ストレージクラスメモリ（SCM）の開発が進んでおり、高速かつ信頼性の高いメモリ技術が求められている。特に相変化メモリ（PCRAM）は、2017年に「Optane Memory」として実用化されており、高速な書き換え能力を持つ有力な技術だ。本研究提案は、従来の相変化材料を代替する窒化物メモリ材料の開発も進められており、さらなる高速性や省エネルギー性能を実現する次世代メモリ技術として期待されている。
最終用途例
APPLICATION
高速大容量ストレージデバイスは、データセンターの効率向上やAIのリアルタイムデータ処理、5Gエッジコンピューティング、高性能ゲーミング、科学シミュレーションにおいて重要な役割を果たす。
強み
クロム窒化物型相変化メモリ素子は、窒素原子の僅かな移動と結晶構造変化により動作するため、従来PCMより動作電力を低減できることを確認した。
テクノロジー
クロム窒化物は成膜状態で低電気抵抗を示し、立方晶（Cubic相）構造を持つ。一方、電圧パルスによるジュール加熱で高電気抵抗に変化したCrN領域は、HRTEM解析により六方晶CrN2（Hexagonal相）であることが示された。このプロセスは材料融解を必要とせず、従来の相変化材料と比較して、約一桁のエネルギー消費削減を可能にする。
共同研究仮説
研究室レベルの成膜装置では小規模な成膜しかできず、ウエハーレベルの量産が困難。自作の孔型メモリ素子はFIB加工が必要で効率が低下し、性能のばらつきも生じる。半導体企業と協力すれば成熟したプロセスラインを提供され、窒化物相変化メモリが競争力のある次世代不揮発性メモリとして普及する可能性が高まる。
研究者
2019年〜2021年
東北大学工学研究科知能デバイス材料学専攻・学振特別研究員DC1
2021年〜現在
東北大学材料科学高等研究所 助教（兼職）
2024年〜現在
JST創発研究員
2024年～現在
工学研究科 知能デバイス材料学専攻 助教
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