高強度テラヘルツパルスによりナノスケールで結晶成長―相変化メモリの小型化・高効率化に道：京都大学/筑波大学ほか
(2018年10月12日発表)
京都大学と筑波大学、東海大学、（国）産業技術総合研究所の共同研究グループは10月12日、略称GSTと呼ばれる相変化材料に高強度テラヘルツパルスを照射すると、アモルファス状態からナノスケールで結晶成長することを見出したと発表した。この極微小な構造変化は相変化メモリの今後の小型化や高効率化につながることが期待されるという。
研究グループが実験に用いたGSTは、ゲルマニウム（Ge）、アンチモン（Sb）、テルル（Te）の3つの元素からなる化合物。結晶状態とアモルファス（非晶質）状態で大きな反射率の差や電気抵抗の差があり、これらの差を利用して情報を記録・消去する不揮発性固体メモリに応用されている。
GSTでは、結晶相とアモルファス相のこの相変化を電気的にスイッチングすることができるが、このスイッチングにはナノ秒程度続く電気パルスを用いるため、熱の拡散を抑制することが極めて重要とされている。
研究グループは今回、高強度のレーザーパルスから生み出される高強度テラヘルツパルスを用いることにより、ナノ秒の電気パルスよりも3桁も短い高電場を試料に加え、熱の拡散を極限的に抑制し、アモルファスGST薄膜においてナノスケールの結晶化を引き起こすことに成功した。
ナノスケールのこの結晶成長は電場方向に選択的に生じる。テラヘルツを加えた瞬間の試料の光学応答を調べたところ、GST薄膜内部で大量のキャリア（自由電子）が生成していることが判明、これが引き金になって結晶成長が逐次的に進むことが明らかになった。
今後GSTを用いたメモリデバイスの微細化に向けた研究の発展が期待されるとしている。
