東海大学　小林研究室

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研究概要

　これからの未来の調和のとれた社会発展のために、不揮発性半導体メモリが益々重要な役割を果たすと考えられます。本研究室では、不揮発性半導体メモリ用電荷捕獲膜の原子スケール設計、絶縁薄膜中の電荷捕獲中心による電子捕獲・放出現象のモデル化、脳型コンピュータ用不揮発性メモリ素子の研究に取り組んでいます。 　
　上記についての基礎的な研究に取り組むと共に、得られた成果を産業界にフィードバックすることを意識して研究を進めています。 このため企業との共同研究も積極的に推進しています。

研究内容

　電気特性解析システムならびにESR(Electron Spin Resonance)、第一原理計算、TOF-SIMS（Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry）などの手段を用いて、電荷捕獲型不揮発性メモリのための新規技術に関する以下の研究を進めている。

(1) 不揮発性半導体メモリ用電荷捕獲膜の原子スケール設計　

　高性能で実用的な大容量不揮発性半導体メモリを実現するために、微小電荷を取り扱う微小なデバイスが必要と考えている。このため、Si3N4膜などの電荷捕獲膜の高性能化と電荷捕獲型メモリの微細化の研究を進めている。 電荷捕獲膜における電子・正孔の振る舞いと電荷捕獲中心の微細構造についての研究、新規な電荷捕獲膜の提案を行う。

(2) 電荷捕獲型メモリのニューロモルフィック・コンピューティングへの応用

電荷捕獲型不揮発性メモリの積和演算回路への応用を検討している。そのための電荷捕獲型メモリの性能向上についての研究を行う。

(3) ナノデバイス対応低温薄膜成長プロセス

ナノデバイスを製造するために、優れた絶縁性を示すSiO2膜とSi3N4膜などの薄膜を低温で形成することが必要である。しかし、低温で堆積した膜には高密度で点欠陥が生成するなどの問題がある。 膜中に生成した点欠陥は、薄膜の物理的・電気的性質に強く影響するが、それらの挙動は大変複雑であり十分な理解には至っていない。 このため低温で成長したSiO2膜とSi3N4膜に生成した電荷トラップの性質と微細構造の研究を行い、ナノデバイスを製造する際の指針を提供する。



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