抵抗変化メモリの知的材料設計

大阪大学新世紀レクチャー

計算機マテリアルデザイン先端研究事例2

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オーディオブック

著：笠井秀明

著：岸浩史

出版社：大阪大学出版会

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内容紹介

統計的相関，力学的相関のため，金属中の電子はその周りに正孔を伴って運動している．金属から真空中へ電子を取り出そうとすると，この正孔が抵抗する．仕事関数の主な原因である．それでも，電子を取り出してしまうと，正孔が取り残される．これと電子間に鏡像力が働く．金属と真空との境界近傍の一つの現象である．

　絶縁体の電子の運動は，どうか．価電子帯の電子は正孔を伴っているのでエネルギーが低いが，伝導体の電子の周りには正孔がないのでエネルギーが高くなる．この差がバンドギャップの主な原因である．このような絶縁体と金属との境界付近では，金属電子が絶縁体の価電子帯の正孔を遮蔽するので，バンドギャップを消失する．界面近傍で見られる金属・絶縁体転移である．
　
　このように，異なる物質の境界では，電子状態の多様性を見出すことができる．物質を構成する原子も境界近傍では，多様な振舞いを見せる．ここで取り上げる抵抗変化メモリでは，このような電子・原子の多様性をうまく利用しようとしている．

　本著では，計算機マテリアルデザイン（CMDR）による先端研究事例Ⅱとして，抵抗変化メモリの知的材料設計をとりあげ，絶縁体のバンドギャップの変化や異なる物質の境界（電極／遷移金属酸化物界面）における電子・原子の状態変化が，どのようにデバイスの動作に結び付くのかについて紹介する．読者の皆様には，電子・原子といった微細なスケールから物理現象を明らかにし，デバイスをデザインする面白さを実感して頂きたい．

（本書はじめにより）

1．序論
1‒1．計算機マテリアルデザイン
1‒2．不揮発性メモリの発展
1‒3．抵抗変化メモリの概要
1‒4．抵抗変化メモリの課題
2．抵抗変化メモリの電子状態
2‒1．緒　言
2‒2．遷移金属酸化物の電子状態
2‒3．電極の電子状態
2‒4．電極／遷移金属酸化物界面の電子状態
2‒5．結論
3．抵抗変化メモリの動作原理の解明
3‒1．緒言
3‒2．酸素欠損および電子トラップの役割
3‒3．電極／遷移金属酸化物界面の抵抗変化
3‒4．外部電場の効果
3‒5．結論
4．抵抗変化メモリのデザイン
4‒1．緒言
4‒2．電極に用いる材料のデザイン
4‒3．遷移金属酸化物材料のデザイン
4‒4．動作原理の阻害要因の検討
4‒5．結論
5．総括
5‒1．抵抗変化メモリの動作原理と設計方法
5‒2．シミュレーションによる知的設計
参考文献
付録　伝導パスの形成について
1．遷移金属内包カーボンナノチューブ
2．異種遷移金属酸化物薄膜
付録：参考文献
索引