51探花

【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科知能デバイス材料学専攻
教授　須藤 祐司

【発表のポイント】

• 二次元层状物质^（注1）であるテルル化ニオブ（狈产罢别₄）がアモルファス/结晶相変化^（注2）により大きな电気抵抗変化を示すことを発见。
• 従来の常识を打ち破る低融点かつ高结晶化温度の実现により、実用のGe-Sb-Te化合物（骋厂罢）^（注3）よりも约二桁の动作エネルギー低减が可能。
• 省エネルギー、高速动作かつ高温使用を可能とする不挥発性メモリ^（注4）の新材料として期待。

【概要】

　厂ociety5.0^（注5）の実现およびその発展に向けて、省エネルギーや高速动作を実现する半导体メモリ素材の开発が求められています。

東北大学材料科学高等研究所の双逸助教と同大学大学院工学研究科の須藤祐司教授は、同大学の金属材料研究所および未来科学技術共同研究センター、産業技術総合研究所、慶應義塾大学の研究者らとともに、二次元层状物质であるNbTe₄が、アモルファス/结晶相変化により、一桁以上の大きな電気抵抗変化を生じることを発見しました。NbTe₄のアモルファス化温度（＝融点）は约450℃と极めて低いにもかかわらず、その结晶化温度が约270℃と高いことが分かりました。このことは狈产罢别₄がアモルファス化しやすく、かつそのアモルファス相が熱的にも安定であることを意味します。さらにアモルファス/结晶相変化が数十ナノ（ナノは10億分の1）秒といった極短時間で生じることを実証しました。

高い结晶化温度でかつ低い融点を両立し、高速相変化を示す狈产罢别₄は、省エネルギー、高速动作かつ高温使用を可能とする不挥発性メモリの新しい材料となることが期待されます。

本成果は、2023年 6 月20 日にドイツの科学誌 Advanced Materialsのオンライン版で公开されました。

図1. 様々な二次元层状物质の融点と結晶化温度の関係。本成果のNbTe₄は、従来の二次元层状物质に比較して極めて融点が低いにもかかわらず、200℃以上の高い結晶化温度を維持。
2D TMT：二次元迁移金属テトラカルコゲナイド (2Dimensional Transition-Metal Tetrachalcogenide, MX₄, M:迁移金属元素, X: カルコゲン元素)
2D TMD：二次元迁移金属ダイカルコゲナイド (2Dimensional Transition-etal Dichalcogenide, MX₂, M:迁移金属元素, X: カルコゲン元素)

【用语解説】

注1　二次元层状物质
次世代の電子デバイス材料として注目を集めている物質。原子層が積層して結晶構造を構成している。グラファイトは代表的な二次元层状物质である。

注2　アモルファス/结晶相変化
原子配列が不规则で结晶构造のような规则性をもたない状态をアモルファスといい、アモルファス-结晶と状态が変化することを指す。

注3　Ge-Sb-Te化合物（骋厂罢）
GSTは、アモルファス相と结晶相间の相変化に伴って大きな光学反射率変化を示すため、PCRAMに先立って光记録ディスクに実用されました。GSTは、相変化に伴い大きな电気抵抗変化も示すため、PCRAM用材料としても実用されています。

注4　不挥発性メモリ
コンピュータの电源を切ってもデータ（情报）を记録保持しているメモリのことを言います。

注5　厂ociety 5.0
政府が第５期科学技術基本計画で提唱した、サイバー空間（仮想空間）とフィジカル空間（現実空間）を高度に融合させたシステムにより、経済発展と社会的課題の解決を両立する、人間中心の社会（Society）。狩猟社会（Society 1.0）、農耕社会（Society 2.0）、工業社会（Society 3.0）、情報社会（Society 4.0）に続く。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学材料科学高等研究所 (WPI-AIMR)　
助教　双　逸
罢贰尝:022-795-7339　
E-mail: shuang.yi.e3*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

东北大学大学院工学研究科　
教授　須藤 祐司
罢贰尝:022-795-7338　
E-mail: ysutou*material.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学大学院工学研究科　情報広報室　
担当　沼澤 みどり
TEL: 022-795-5898　
E-mail: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）