「強誘電体メモリ」の版間の差分

'''強誘電体メモリ'''(きょうゆうでんたいめもり・{{lang-en-short|Ferroelectric Random Access Memory}})とは、'''FeRAM'''とも呼ばれる、[[強誘電体]]の[[ヒステリシス]]([[ヒステリシス|履歴効果]])に因る正負の[[強誘電体|残留分極]]([[強誘電体|自発分極]])を[[デジタルデータ|データ]]の1と0に対応させた[[不揮発性メモリ]]のことである。'''FeRAM'''は'''FRAM'''とも呼ばれる事も有るが、これは[[ラムトロン・インターナショナル]]<!--{{仮リンク|en|Ramtron International}}-->(【現】[[サイプレス・セミコンダクター]]<!--{{仮リンク|en|Cypress Semiconductor}}--><ref name="acquired">{{Cite web|url=http://www.cypress.com/?rID=92567|title=Cypress Semiconductor has acquired Ramtron International Corporation|accessdate=2014年3月7日|last=|first=|author=|authorlink=|coauthors=|date=|year=|month=|format=|work=|publisher=|page=|pages=|quote=|language=[[英語]]|archiveurl=|archivedate=|deadlinkdate=|doi=|ref=}}</ref><!--Cypress Semiconductor-->)の[[商標]]として登録されており、[[富士通]]は同社との[[ライセンス]]により'''FRAM'''の[[名前|名称]]を使用している。

 

 

==構造と動作原理==

'''FeRAM'''の[[セル]]には[[コンデンサ|キャパシター]]が用いられており、この意味においては、[[Dynamic Random Access Memory|DRAM]]と基本的に類似した[[セル]]である。しかし、この[[コンデンサ|キャパシター]]の[[電極|極]]板間の[[材料]]には[[強誘電体]]が用いられているという点で、'''FeRAM'''は[[Dynamic Random Access Memory|DRAM]]とは大きく異なる。

 

 

 

 

{{Gallery|title='''FeRAM'''のメモリセル|width=384|height=288|lines=1

|3=File:FeRAM 2T2C.jpg|4='''2T2C型'''

|5=File:FeRAM 2T2C chart.jpg|6='''2T2C型'''の[[タイミング図|タイミングチャート]]

<!--瑣末な事だが、図中の「プレート線」の表記はそもそも矛盾している。語源となった"plate"は「板」の意味で、レイアウト上でも実際に板状であるからこその「プレート」なのに、「線」の表記は可笑しい。-->

 

===1T1C型===

 

[[コンデンサ|キャパシター]][[薄膜|膜]]が[[常誘電体]]でなく[[強誘電体]]であるので、[[電界効果トランジスタ|FET]]に[[リーク電流]]が有ったり[[電源]]が遮断されても[[コンデンサ|キャパシター]]の[[電気素量|電荷量]]を失わない([[データ]]が消えない)。つまり、[[不揮発メモリ]]であると同時に[[Dynamic Random Access Memory#リフレッシュ|リフレッシュ]]が不要な為に[[消費電力]]が少ない。

 

===2T2C型===

 

 

==強誘電体膜の材料==

*小さい[[強誘電体|分極反転]]疲労(ファティーグ<!--fatigue-->)<ref name="fatigue">[[強誘電体|分極反転]]を繰り返すと[[強誘電体|残留分極]]が減少していく[[現象]]</ref>特性

:10年程度の動作保証性を実現するための目安として10¹²回(理想的には10¹⁵回)以上の[[強誘電体|分極反転]]に耐えられる

:書き込みエラーを減らせる

 

 

====PZT====

'''[[チタン酸ジルコン酸鉛|Pb(Zr,Ti)O₃]]''' ([[チタン酸ジルコン酸鉛]])

 

*[[結晶化]][[温度]]が550[[セルシウス度|°C]]と低く、[[集積回路]]の[[集積回路|半導体]]製造プロセスと相性が良い。

*[[人体]]に有害な[[鉛|Pb]]が含まれているため、[[環境基準]]に対応できない。

*高[[温度|温]]処理に耐えられる[[白金|Pt]]や[[金|Au]]などを[[電極]]に用いると疲労[[現象]]<ref name="fatigue" />が著しくなり、10⁷回以下の[[強誘電体|分極反転]]で[[強誘電体|残留分極]]が顕著に減少する。ただし、[[二酸化イリジウム|IrO₂]]などの[[電極]][[材料]]を用いた場合は10¹²回以上の[[強誘電体|分極反転]]にも耐えられる。

 

そして、[[2014年]]に、その[[強誘電体|分極]]自由[[回転 (ベクトル解析)|回転]]状態の書き込みと読み込みの実証が報告されている<ref name="PZT_paper">{{Cite journal|last=|first=|author=[[R. K. Vasudevan]]|authorlink=|coauthors=[[Y. Matsumoto]], [[Xuan Cheng]], [[A. Imai]], [[S. Maruyama]], [[H. L. Xin]], [[M. B. Okatan]], [[S. Jesse]], [[S. V. Kalinin]] and [[V. Nagarajan]]|date=2014-09-18|year=|month=|title=Deterministic arbitrary switching of polarization in a ferroelectric thin film|journal=[[ネイチャー・コミュニケーション|Nature Communications]] 5|volume=|issue=4971|page=|pages=|publisher=[[ネイチャー|Nature Publishing Group]]|location=|issn=|isbn=|doi=10.1038/ncomms5971|pmid=|pmc=|naid=|oclc=|id=|url=http://www.nature.com/ncomms/2014/140918/ncomms5971/full/ncomms5971.html|format=|accessdate=|quote=}}</ref><ref name="PZT_PR">{{Cite press release|title=強誘電体メモリー、超高密度化に道|publisher=[[東北大学]]|date=2014年9月19日|url=http://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press_20140919_02web.pdf|format=PDF|language=|accessdate=|archiveurl=|archivedate=|quote=}}</ref><ref name="PZT_news">{{Cite news|title=東北大、強誘電体メモリの記録密度を大幅に向上させる可能性を示す|newspaper=|date=2014-09-22|author=|authorlink=|author2=|authorlink2=|author3=|authorlink3=|author4=|authorlink4=|author5=|authorlink5=|author6=|authorlink6=|author7=|authorlink7=|author8=|authorlink8=|author9=|authorlink9=|url=http://news.mynavi.jp/news/2014/09/22/305/|accessdate=|format=|agency=|location=|publisher=[[マイナビ]]|isbn=|issn=|oclc=|pmid=|pmd=|bibcode=|doi=|id=|page=|pages=|at=|language=|trans_title=|quote=|archiveurl=|archivedate=|ref=|postscript=}}</ref>。

 

*インプリント[[現象]]<ref name="imprint" />が起き難い。

*[[強誘電体|強誘電性]]を得るためには700[[セルシウス度|°C]]以上の高[[温度|温]]で[[結晶化]]させねばならない。

 

====BLT====

'''(Bi,Ln)₄Ti₃O₁₂''' Ln=[[ランタン|La]], [[ネオジム|Nd]], [[プラセオジム|Pr]], etc. <!--'''[[チタン酸ビスマスランタン|(Bi,La)₄Ti₃O₁₂]]''' ([[チタン酸ビスマスランタン]])-->

 

*[[ビスマス|Bi]]に対して[[ランタン|La]]を10%から20%程度添加すると、疲労[[現象]]<ref name="fatigue" />を抑制できる<ref name="BLT_米国物理学協会_PDF">{{Cite journal||last=|first=|author=[[Su Jae Kim]]|authorlink=|coauthors=[[Chikako Moriyoshi]] [[Sayaka Kimura]] [[Yoshihiro Kuroiwa]] [[Kenichi Kato]] [[Masaki Takata]] [[Yuji Noguchi]] [[Masaru Miyayama]]|date=2007-09-10|year=|month=|title=Direct observation of oxygen stabilization in layered ferroelectric Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂|journal=[[APPLIED PHYSICS LETTERS]]|volume=91|issue=062913|page=|pages=|publisher=[[米国物理学協会|American Institute of Physics]]|location=|doi=10.1063/1.2768906 |pmid=|pmc=|naid=|oclc=|issn=|isbn=|id=|url=http://scitation.aip.org/deliver/fulltext/aip/journal/apl/91/6/1.2768906.pdf?itemId=/content/aip/journal/apl/91/6/10.1063/1.2768906&mimeType=pdf&containerItemId=content/aip/journal/apl|format=PDF|accessdate=|quote=}}</ref><!--<ref name="BLT_米国物理学協会">{{Cite journal||last=|first=|author=[[Su Jae Kim]]|authorlink=|coauthors=[[Chikako Moriyoshi] [[Sayaka Kimura]] [[Yoshihiro Kuroiwa]] [[Kenichi Kato]] [[Masaki Takata]] [[Yuji Noguchi]] [[Masaru Miyayama]]|date=2007-09-10|year=|month=|title=Direct observation of oxygen stabilization in layered ferroelectric Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂|journal=[[APPLIED PHYSICS LETTERS]]|volume=91|issue=062913|page=|pages=|publisher=[[米国物理学協会|American Institute of Physics]]|location=|doi=10.1063/1.2768906|pmid=|pmc=|naid=|oclc=|issn=|isbn=|id=|url=http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/91/6/10.1063/1.2768906|format=|accessdate=|quote=}}</ref>--><ref name="BLT_理化学研究所_PDF">{{Cite journal||last=|first=|author=[[Su Jae Kim]]|authorlink=|coauthors=[[Chikako Moriyoshi]] [[Sayaka Kimura]] [[Yoshihiro Kuroiwa]] [[Kenichi Kato]] [[Masaki Takata]] [[Yuji Noguchi]] [[Masaru Miyayama]]|date=2007-09-10|year=|month=|title=Direct observation of oxygen stabilization in layered ferroelectric Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂|journal=|volume=|issue=|page=|pages=|publisher=[[理化学研究所]]|location=|doi=|pmid=|pmc=|naid=|oclc=|issn=|isbn=|id=|url=http://www.spring8.or.jp/pdf/en/res_fro/07/056-057.pdf|format=PDF|accessdate=|quote=}}</ref><!--<ref name="BLT_理化学研究所">{{Cite press release|title=1兆回繰り返し使える強誘電体メモリー材料のしくみを解明 - “魔法の置換” 有害な鉛を使わない新材料開発へ新しい展望 -|publisher=[[理化学研究所]]|date=2007年10月1日|url=http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2007/071001/index.html|format=|language=|accessdate=|archiveurl=|archivedate=|quote=}}</ref>-->。

*600[[セルシウス度|°C]]という低[[温度|温]]で形成できる<ref name="BLT_富士通">{{Cite press release|title=FeRAM用新強誘電体薄膜の低温成膜に成功|publisher=[[富士通]]|date=2001年3月30日|url=http://pr.fujitsu.com/jp/news/2001/03/30-1.html|format=|language=|accessdate=|archiveurl=|archivedate=|quote=}}</ref>

 

==外部リンク==

**[http://www.sony.co.jp/Products/felica/index.html FeliCaホームページ]