SiO_2の絶縁破壊と局所陽極酸化を用いた抵抗変化デバイス

摘要

高い抵抗比が得られる抵抗変化メモリとしてCeO_x膜と界面SiO_2層をSi基板に積層した構造を提案する。上部電極への正の電圧印加で、誘電率の比から界面SiO_2層が絶縁破壊し低抵抗状態を実現する。一方、負の電圧の印加によりCeO_x膜中の酸素イオンのドリフトによって絶縁破壊箇所が陽極酸化され高抵抗状態へと変化する。このメカニズムに基づくデバイスの試作によってバイポーラ型の抵抗変化メモリの動作確認を行った。また、下部電極としてp~+siとn~+Si基板を用いた場合の比較を行った結果、抵抗変化に必要な電圧が仕事関数差に加えて、スイッチングによる固定電荷形成、および界面準位密度が影響していることが明らかになった。