　今回の研究では、CrNに高速ジュール加熱を施し、透過電子顕微鏡（TEM）により相変化メカニズムの解明を試みた。低電気抵抗で立方晶（Cubic相）である成膜状態のCrNは、ジュール加熱で高電気抵抗の六方晶CrN₂（Hexagonal相）へと相変化する。この変化はナノ秒レベルで誘起され、30ナノ秒での電気抵抗スイッチング動作が可能。電気抵抗比は10⁵以上に達する。アモルファス相を介さず、窒素原子のわずかな移動と結晶構造変化で電気抵抗変化を得られ、メモリデバイスの省エネルギー化が期待される。

（a）研究で作製した記録素子の動作特性、（b）研究のCrNメモリの動作エネルギーと動作ウィンドウのベンチマークプロットおよび他の代表的な次世代不揮発性メモリとの比較［クリックで拡大］出所：東北大学

（a）高抵抗状態にリセットされたデバイスの断面透過電子顕微鏡画像、（b、c）相変化領域境界で撮影された断面高分解TEM画像、（d）CrNの相変化における抵抗スイッチングメカニズムの概略図［クリックで拡大］出所：東北大学

　アモルファス相と結晶相間を相変化する従来の相変化材料（PCM）は、大きな熱エネルギーを要し、動作電力が高い。その上、材料のカルコゲン元素のテルル（Te）が希少金属で毒性を有することが懸念されていた。

　研究グループは、CrN系PCMが、安全で高速かつ大容量な不揮発性相変化メモリに応用できると見込む。今後、CrNメモリ素子の書き換え耐久性の検証や、他の窒化物の相変化現象の研究を進める考えだ。

⇒その他の「研究開発の最前線」の記事はこちら

東北大学サイエンスパーク構想が本格始動、優秀な研究者と共創できる仕組みとは？
東北大学と三井不動産は、両者のパートナーシップによる「東北大学サイエンスパーク構想」を本格始動したと発表した。
金属材料の新規探索や加工技術の創出を目指し、産学共創の研究所を開設
東北大学とSWCCは、産学共創の研究施設「SWCC×東北大学高機能金属共創研究所」を開所した。同大学の制度を活用し、仙台市青葉区の同大学片平キャンパス内に拠点を設ける。
ペロブスカイト型酸化物中の窒素ドーパントの定性、定量分析に成功
東北大学は、ペロブスカイト型酸化物中の窒素ドーパントの定性、定量分析に成功した。材料内部の窒素の導入形態を識別でき、詳細な分析が可能となる。
東北大がメタマテリアルで6G通信向け周波数チューナブルフィルターを開発
東北大学は、次世代の第6世代移動通信システム通信帯で利用できる周波数のチューナブルフィルターを開発したと発表した。
蟹殻が半導体や蓄電池に利用できる可能性を発見
東北大学は、キトサンのナノファイバーシートが、半導体特性と蓄電特性を有することを発見した。キトサンは、通常は廃棄される蟹殻などから得られるバイオマス化合物だ。