EEIC 東京大学工学部 電子情報工学科・電気電子工学科
磁場履歴を記憶できる新たな巨大抵抗変化メモリ素子を実現 ―磁場でも制御可能なメモリスタの開拓―
論文・受賞
2025.01.20

磁場履歴を記憶できる新たな巨大抵抗変化メモリ素子を実現 ―磁場でも制御可能なメモリスタの開拓―

大学院工学系研究科 電気系工学専攻 金田昌也さん、新屋ひかり特任准教授、吉田博嘱託研究員、田中雅明教授、大矢忍教授らのグループは、産業技術総合研究所の福島鉄也研究チーム長、広島大学大学院先進理工系科学研究科の武田崇仁助教、海洋研究開発機構の真砂啓技術副主幹らと共同で、印加電圧の履歴を記憶するだけでなく、一定の電圧を印加した状態において磁場履歴も記憶できる新たなメモリ(メモリスタ)を実現しました。この実験には強磁性体/絶縁体/半導体の多層膜からなる電極を備えた半導体Geをチャネルとする二端子デバイスを使用しました。本研究では最大で32,900%の巨大な磁気抵抗比が得られました。これは、現在商用化されている磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)に利用されている素子の磁気抵抗比の30~100倍程度の大きさです。本成果は、これまで別々に行われてきたスピントロニクスデバイスとメモリスタの研究を融合したものです。今後、磁気メモリ、磁気センサ、ニューロモルフィックコンピューティングといった次世代の新たなデバイスの実現につながることが期待されます。

実験結果から想定されるデバイスの動作原理:Co/Fe/MgO/ボロン添加Ge(Ge:B)/Ge電極をもつn型Ge(n--Ge)チャネルをもつ二端子デバイス。MgO内のMg空孔により形成された強磁性フィラメントとn--Geチャネル内のインパクトイオン化によるブレークダウンによりメモリ機能が実現されているものと考えられる。

実験結果から想定されるデバイスの動作原理:Co/Fe/MgO/ボロン添加Ge(Ge:B)/Ge電極をもつn型Ge(n--Ge)チャネルをもつ二端子デバイス。MgO内のMg空孔により形成された強磁性フィラメントとn--Geチャネル内のインパクトイオン化によるブレークダウンによりメモリ機能が実現されているものと考えられる。



<論文著者> 
Masaya Kaneda, Shun Tsuruoka, Hikari Shinya, Tetsuya Fukushima, Tatsuro Endo, Yuriko Tadano, Takahito Takeda, Akira Masago, Masaaki Tanaka, Hiroshi Katayama-Yoshida, and Shinobu Ohya

<論文タイトル>
Giant memory function based on the magnetic field history of resistive switching under a constant bias voltage

<論文誌>
Advanced Functional Materials, published online (2025)

<doi> 
https://doi.org/10.1002/adfm.202415648

<他のメディアでの掲載>
東京大学プレスリリース
, 日本の研究.com, 日本経済新聞, テック・アイ技術情報研究所,note半導体Times,Q-Portal 量子関連の最新情報を提供する総合サイト等に掲載された。

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