(57)【要約】【課題】低消費電力で、かつ、熱安定性が高い不揮発性の情報記録再生装置を提案する。【解決手段】記録層と、前記記録層に電圧を印加して前記記録層に相変化に起因して抵抗変化を発生させて情報を記録させる記録手段とを具備し、前記記録層は、少なくともＬｉＭｏＮ2構造を有する第１化合物を含むようにして情報記録再生装置を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録層と、前記記録層に電圧を印加して前記記録層に相変化に起因した抵抗変化を発生させて情報を記録させる記録手段とを具備し、
前記記録層は、少なくともＬｉＭｏＮ2構造を有する第１化合物を含むように構成されることを特徴とする、情報記録再生装置。
【請求項２】
前記第１化合物は、化学式１：ＸａＹｂＮ2（０．５≦ａ≦１．１、０．７≦ｂ≦１．０；Ｘ：少なくとも１種の金属元素、Ｙ：少なくとも１種の遷移金属元素、N：窒素）なる化学式で表されることを特徴とする、請求項１に記載の情報記録再生装置。
【請求項３】
前記Ｘは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｙｂ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｙ、ランタノイド、及びアクチノイドのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とする、請求項２に記載の情報記録再生装置。
【請求項４】
前記Ｘは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とする、請求項３に記載の情報記録再生装置。
【請求項５】
前記Ｘは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｙｂのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とする、請求項３に記載の情報記録再生装置。
【請求項６】
前記Ｘは、Ｙ（イットリウム）、Ｎｂ、Ｔａ、ランタノイド、アクチノイドのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とする、請求項３に記載の情報記録再生装置。
【請求項７】
前記Ｘは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とする、請求項３に記載の情報記録再生装置。
【請求項８】
前記Ｙは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｉｒのグループから選択される少なくとも１種の元素を含むことを特徴とする、請求項２に記載の情報記録再生装置。
【請求項９】
前記Ｙは、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｅのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とする、請求項８に記載の情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記Ｙは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とする、請求項８に記載の情報記録再生装置。
【請求項１１】
前記Ｙは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とする、請求項８に記載の情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記第Ｙは、Ｎｂ及びＴａの少なくとも一方の元素を含むことを特徴とする、請求項８に記載の情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記第１化合物に接して、前記Ｘを収容できる空隙サイトを有する第２化合物を有することを特徴とする、請求項２〜１２のいずれか一に記載の情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記第２化合物は、
化学式２：□ｘＭＺ２（□：前記Ｘが収容される空隙サイト、Ｍ：Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Nb, Ta, Mo, W, Re, Ru, Rhから選ばれる少なくとも１種類の元素、Ｚ：O, S, Se, N, Cl, Br, Iから選ばれる少なくとも１種類の元素、0.3≦x≦1）、
化学式３：□ｘＭＺ３（□は、前記Ｘが収容される空隙サイト、Ｍ：Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Nb, Ta, Mo, W, Re, Ru, Rhから選ばれる少なくとも１種類の元素、Ｚ：O, S, Se, N, Cl, Br, Iから選ばれる少なくとも１種類の元素、1≦x≦2）、
化学式４：□ｘＭＺ４（□は、前記Ｘが収容される空隙サイト、Ｍ：Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Nb, Ta, Mo, W, Re, Ru, Rhから選ばれる少なくとも１種類の元素、Ｚ：O, S, Se, N, Cl, Br, Iから選ばれる少なくとも１種類の元素、1≦x≦2）、
化学式５：□ｘＭＰＯｚ（□は、前記Ｘが収容される空隙サイト、Ｍ：Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Nb, Ta, Mo, W, Re, Ru, Rhから選ばれる少なくとも１種類の元素、P：リン元素、O：酸素元素、0.3≦x≦3、4≦z≦6）のうちの１つであることを特徴とする、請求項１３に記載の情報記録再生装置。
【請求項１５】
前記第２化合物は、ホランダイト構造、ラムスデライト構造、アナターゼ構造、ブルッカイト構造、パイロルース構造、ReO3構造、MoO1.5PO4構造、TiO0.5PO4構造及びFePO4構造、βMnO2構造、γMnO2構造、λMnO2構造のうちの１つを有していることを特徴とする、請求項１４に記載の情報記録再生装置。
【請求項１６】
前記第１化合物の電子のフェルミ準位は、前記第２化合物の電子のフェルミ準位よりも低いことを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の情報記録再生装置。
【請求項１７】
前記記録手段は、前記記録層の記録単位に対して前記電圧を局所的に印加するためのプローブを含むことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一に記載の情報記録再生装置。
【請求項１８】
前記記録手段は、前記記録層を挟み込むワード線及びビット線を含むことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一に記載の情報記録再生装置。
【請求項１９】
前記記録手段は、ＭＩＳトランジスタを含み、前記記録層は、前記ＭＩＳトランジスタのゲート電極とゲート絶縁層との間に配置されることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかの一に記載の情報記録再生装置。
【請求項２０】
前記記録手段は、第１導電型半導体基板内の２つの第２導電型拡散層と、前記２つの第２導電型拡散層の間の前記第１導電型半導体基板上の第１導電型半導体層と、前記２つの第２導電型拡散層間における導通／非導通を制御するゲート電極とを含み、前記記録層は、前記ゲート電極と前記第１導電型半導体層との間に配置されることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一に記載の情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高記録密度の情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型携帯機器が世界的に普及し、同時に、高速情報伝送網の大幅な進展に伴い、小型大容量不揮発性メモリの需要が急速に拡大してきている。その中でも、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ及び小型ＨＤＤ(hard disk drive)は、特に、急速な記録密度の進化を遂げ、大きな市場を形成するに至っている。
【０００３】
一方、記録密度の限界を大幅に超えることを目指した新規メモリのアイデアがいくつか提案されている。例えば、ペロブスカイト、スピネルなどの遷移金属元素を含む三元系酸化物や（例えば特許文献１および２）、遷移金属の二元系酸化物（例えば特許文献３）などが検討されている。これらの材料を用いた場合、電圧パルスの印加によって、低抵抗状態（オン）と高抵抗状態（オフ）とを繰り返し変化させることができ、この２つの状態を２値データ“０”，“１”に対応させてデータを記録する、という原理を採用する。
【０００４】
書き込み／消去に関しては、例えば、低抵抗状態相から高抵抗状態相に変化させるときと、高抵抗状態相から低抵抗状態相に変化させるときとで、逆向きのパルスを印加する方法が三元系酸化物では用いられている。一方、二元系酸化物では、パルス振幅やパルス幅の異なるパルスを印加することにより、書き込み／消去が行われる場合もある。
【０００５】
読み出しに関しては、記録材料に書き込み／消去が起こらない程度の小さな読み出し電流を流し、記録材料の電気抵抗を測定することにより行う。一般に高抵抗状態相の抵抗と低抵抗状態相の抵抗との比は103程度である。これらの材料の最大の特長は、素子サイズを10nm程度にまで縮小しても原理的に動作可能であり、この場合には、約10Tbpsi (tera bite par square inch)の記録密度を実現できるため、高記録密度化への候補の一つとされる。
【０００６】
このような新規メモリの動作メカニズムとしては、以下のような提案がある。ぺロブスカイト材料に関しては、酸素欠損の拡散、界面準位への電荷蓄積などが提案されている。一方、二元系酸化物に関しては、酸素イオンの拡散、モット転移などである。メカニズムの詳細が明らかにされているとは言い難いものの、さまざまな材料系において同様な抵抗変化が観測されているため、高記録密度化への候補の一つとして注目されている。
【０００７】
これらの他、ＭＥＭＳ(micro electro mechanical systems)技術を使ったＭＥＭＳメモリが提案されている。このようなＭＥＭＳメモリの最大の特長は、ビットデータを記録する各記録部に配線を設ける必要がないため、記録密度を飛躍的に向上できる点にある。記録媒体および記録原理としてはさまざまなものが提案されており、ＭＥＭＳ技術と新たな記録原理とを組み合わせ、消費電力、記録密度や、動作速度などに関して大きな改善を達成しようという試みがなされている。
【０００８】
しかしながら、このような新たな記録材料を用いた新規情報記録媒体は実現されていない。その理由のひとつに、消費電力が大きいこと、および各抵抗状態の熱安定性が低いことが指摘されている（例えば非特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１７７８７号
【特許文献２】特開２００６−８０２５９号
【特許文献３】特開２００６−１４０４６４号
【非特許文献１】S.Seoら、Applied Physics Letters, vol.85,p.p.5655-5657,（2004）
【非特許文献２】D.J.Singh、Physical Review B，vol．46,p.p.9332-9335,（1992）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、低消費電力で、かつ、熱安定性が高い不揮発性の情報記録再生装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成すべく、本発明の一態様は、
記録層と、前記記録層に電圧を印加して前記記録層に相変化に起因して抵抗変化を発生させて情報を記録させる記録手段とを具備し、
前記記録層は、少なくともＬｉＭｏＮ2構造を有する第１化合物を含むように構成されることを特徴とする、情報記録再生装置に関する。
【００１１】
なお、本発明の一例において、前記第１化合物は、化学式１：ＸａＹｂＮ2（０．５≦ａ≦１．１、０．７≦ｂ≦１．０；Ｘ：少なくとも１種の金属元素、Ｙ：少なくとも１種の遷移金属元素、N：窒素）なる化学式で表すことができる。
【００１２】
この場合、前記Ｘは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｙｂ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｙ、ランタノイド、及びアクチノイドのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことができる。また、前記Ｙは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｉｒのグループから選択される少なくとも１種の元素を含むことができる。
【００１３】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、情報記録再生装置を構成する記録層として酸化物に着目した。この場合、前記記録層に対する書き込み／消去は、例えば、前記記録層に対して電圧印加を行い、低抵抗状態相から高抵抗状態相に変化させる、又は高抵抗状態相から低抵抗状態相に変化させることによって行う。なお、２値データ“０”及び“１”は、それぞれ低抵抗状態及び高抵抗状態に対応させることができる。
【００１４】
したがって、上記酸化物を記録層に用いた情報記録再生装置において、上記２値データに関する信号を低い消費電力で記録及び再生させる得ることができ、さらに高い熱安定性を保持すべく、本発明者らは、前記酸化物における高抵抗状態相及び低抵抗状態相の発現のメカニズムを見出すべく鋭意検討を実施した。その結果、前記酸化物内における陽イオンの拡散とそれに伴うイオンの価数変化が前記抵抗変化現象に寄与していることを見出した。
【００１５】
すなわち、小さな消費電力で大きな抵抗変化を生ぜしめるためには、記録層中の陽イオンの拡散を容易にすればよいことを見出した。一方で、各抵抗状態の熱安定性を向上させるためには、陽イオンが拡散した後の状態を安定に維持することが重要であることを見出した。つまり、前記陽イオンが拡散してしまうと、前記記録層を構成する材料の、前記陽イオンが存在していたサイトが空隙サイトとなり、前記記録層内の電荷の中和を行うための電子が不足してしまい、前記記録層が構造的に不安定になってしまうので、前記記録層が、前記不足電子を供給できるような元素を別途保持していることが重要であることを見出した。
【００１６】
このような観点から、本発明の上記態様では、前記記録層を少なくともＬｉＭｏＮ2構造を有する第１化合物を含むように構成し、例えば、前記第1化合物を化学式１：ＸａＹｂＮ2（０．５≦ａ≦１．１、０．７≦ｂ≦１．０；Ｘ：少なくとも１種の金属元素、Ｙ：少なくとも１種の遷移金属元素、N：窒素）を有するようにしているので、前記Ｘが陽イオンとして記録層中を容易に拡散し、前記Ｙが前記記録層中の電荷中和を容易に行うことができる。したがって、前記記録層に対する記録及び再生を低消費電力で実行することができるとともに、前記記録層の構造的安定性、すなわち熱的安定性を維持することができるようになる。
【００１７】
なお、本発明の一実施形態では、前記Ｘは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことができる。これらの元素は１価の陽イオンであるので、上述した電荷中和を行うべく、前記Ｙは、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｅのグループから選択される少なくとも１種の元素を含むことができる。これらの元素は価数が５価から６価の間で変化するので、前記陽イオンが拡散して記録層中から抜けた後の電荷の中和を効果的に実施することができる。
【００１８】
また、本発明の他の実施形態では、前記Ｘは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｙｂのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことができる。これらの元素は２価の陽イオンであるので、上述した電荷中和を行うべく、前記Ｙは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことができる。これらの元素は価数が４価から６価の間で変化するので、前記陽イオンが拡散して記録層中から抜けた後の電荷の中和を効果的に実施することができる。
【００１９】
さらに、本発明のその他の実施形態では、前記Ｘは、Ｙ、ランタノイド、アクチノイドのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことができる。これらの元素は３価の陽イオンであるので、上述した電荷中和を行うべく、前記Ｙは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことができる。これらの元素は価数が３価とそれ以上の任意の価数との間で変化するので、前記陽イオンが拡散して記録層中から抜けた後の電荷の中和を効果的に実施することができる。
【００２０】
また、本発明の実施形態では、前記Ｘは、Ｃｕ及びＡｇの少なくとも一方の元素を含むことができる。これらの元素は自身で価数が１価と２価との間で変化するので、特に前記Ｙがその価数を変化させなくとも、記録層中から抜けた後の電荷の中和を効果的に実施することができる。したがって、この場合のＹとしては、例えば6価以上をとりえない価数変化を起こさないＮｂ及び／又はＴａとすることができる。
また前記Ｘは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことができる。これらの元素は自身で価数が２価と３価との間で変化するので、同様に記録層中から抜けた後の電荷の中和を効果的に実施することができる。この場合のＹの候補としては、例えば５価以上をとりえないＴｉを挙げることができる。
【００２１】
また、本発明の他の態様では、前記第１化合物に接して、前記Ｘを収容できる空隙サイトを有する第２化合物を有するようにすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上、本発明の上記態様によれば、低消費電力で、かつ、熱安定性が高い不揮発性の情報記録再生装置を得ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明のその他の特徴及び利点などに関して、図面を参照しながら実施の形態に基づいて説明する。
【００２４】
Ａ．情報記録再生装置
（第１の実施形態）
本実施形態における情報記録再生装置は、記録部が、電極層、記録層、電極層（又は保護層）のスタック構造を有するが、以下においては、特徴部分である記録層に着目して説明する。なお、ここでは代表的な例として、平衡時に１価のＸイオンと５価のＹイオンとの組み合わせをとる化合物の場合で説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態の情報再生装置における記録部の構造を示している。１１は、電極層、１２は、記録層、１３は、電極層（又は保護層）である。記録層１２内の小さな白丸は、Ｘイオンを表し、小さな黒丸は、Ｎイオンを表す。また、大きな白丸は、Ｙイオンを表す。
【００２６】
記録層１２に電圧を印加し、記録層１２内に電位勾配を発生させると、Ｘイオンの一部が結晶中を移動する。そこで、本発明の例では、記録層１２の初期状態を導電体（低抵抗状態）とし、情報記録に関しては、電位勾配により記録層１２を相変化させ、記録層１２に伝導性を失わせる（高抵抗状態）ことにより行う。
【００２７】
まず、例えば、電極層１３の電位が電極層１１の電位よりも相対的に低い状態を作る。電極層１１を固定電位（例えば、接地電位）とすれば、電極層１３に負の電位を与えればよい。
【００２８】
この時、記録層１２内のＸイオンの一部が電極層（陰極）１３側に移動し、記録層（結晶）１２内のＸイオンがＮイオンに対して相対的に減少する。電極層１３側に移動したＸイオンは、電極層１３から電子を受け取り、メタルとして析出するため、メタル層１４を形成する。
【００２９】
記録層１２の内部では、Ｎイオンが過剰となり、結果的に、記録層１２内のＹイオンの価数を上昇させて６価になる。つまり、記録層１２は、キャリアの注入により電子伝導性を消失するようになるため、情報記録（セット動作）が完了する。このときメタル層１４は電極層１３と電極層１１との間に導電パスを形成せず孤立するので、情報記録部分の抵抗状態には影響を与えない。
【００３０】
情報再生に関しては、電流パルスを記録層１２に流し、記録層１２の抵抗値を検出することにより容易に行える。但し、電流パルスは、記録層１２を構成する材料が相変化を起こさない程度の微小な値であることが必要である。
【００３１】
以上の過程は、一種の電気分解であり、電極層（陽極）１１側では、電気化学的酸化により酸化剤が生じ、電極層（陰極）１３側では、電気化学的還元により還元剤が生じた、と考えることができる。
【００３２】
このため、情報記録の状態（高抵抗状態）を初期状態（低抵抗状態）に戻すには、例えば、記録層１２を大電流パルスによりジュール加熱して、記録層１２の酸化還元反応を促進させればよい。即ち、大電流パルスの遮断後の残留熱により記録層１２は、導電体に戻る（リセット動作）。
【００３３】
リセット動作については、セット動作と逆の動作−すなわち電極層１１を接地電位とすれば、電極層１３に正の電位を与えること−によっても行うことができる。
【００３４】
ところで、通常「セット動作」とは高抵抗状態を低抵抗状態に変えることをさす場合が多いのに、ここで説明を逆にしたのは平衡状態（初期状態）であることに由来しており、「セット」と「リセット」の関係は便宜的なものである。後述するプローブメモリのように、初期状態として媒体全面を高抵抗状態にしたほうがよい場合は出荷前に全面にわたって上記「セット動作」を施しておき、情報記録は「リセット」により行うことが好ましい。これは島状に絶縁部分があっても周囲に導電体部分があれば電流がそちらに回り込んでしまうからである。
【００３５】
上述のような態様は、記録層１２を構成する化合物（第1化合物）が、化学式１：ＸａＹｂＮ2（０．５≦ａ≦１．１、０．７≦ｂ≦１．０；Ｘ：少なくとも１種の金属元素、Ｙ：少なくとも１種の遷移金属元素、N：窒素）なる化学式を呈する場合、例えば、前記Ｘが、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含み、前記Ｙが、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｅのグループから選択される少なくとも１種の元素を含む場合において実現することができる。
【００３６】
以上の説明は、平衡時に２価のイオンと４価のイオンとの組み合わせをとる化合物の場合でも同様である。この態様は、例えば、前記Ｘが、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｙｂのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含み、前記Ｙが、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含む場合において実施することができる。
【００３７】
さらに、前記Ｘが、Ｙ、ランタノイド、アクチノイドのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含む場合でも同様の作用効果を得ることができる。これらの元素は３価の陽イオンであるので、上述した電荷中和を行うべく、前記Ｙは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒのグループから選択される少なくとも１種類の元素を含むことができる。これらの元素は価数が３価とそれ以上の任意の価数との間で変化するので、前記陽イオンが拡散して記録層中から抜けた後の電荷の中和を効果的に実施することができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
一方、Ｘイオンが１価と２価、あるいは２価と３価というように、メタル状態（０価）以外に複数の価数をとりうる場合には以下のような動作原理も可能である。
【００３９】
図２は、本実施形態の情報再生装置における記録部の構造を示している。１１は、電極層、１２は、記録層、１３は、電極層（又は保護層）である。記録層１２内の大きな白丸はＹイオンを、小さな黒丸はＮイオン（窒素イオン）を、小さな白丸はＸイオンを示す。ここでは、記録層１２の初期状態を導電体（低抵抗状態）相とし、電位勾配により記録層１２を相変化させ、記録層１２に導電性を失わせる（高抵抗状態相）ことにより情報の記録を行う。
【００４０】
先ほどと同様に記録層１２に電圧を印加し、記録層１２内に電位勾配を発生させると、Ｘイオンの一部が結晶中を電極層（陰極）１３側に移動する。この時、記録層（結晶）１２内のＸイオンがＮイオンに対して相対的に減少する。電極層１３側に移動したＸイオンは、電極層１３から電子を受け取り、メタルであるＸ原子として析出してメタル層１４を形成する。従って、電極層１３に近い領域では、Ｘイオンが還元されてメタル的に振舞う。
【００４１】
記録層１２の内部では、Ｎイオンが過剰となるが、Ｙイオンの価数を上昇させるのではなく、結果的に、小さな白丸で示した拡散せずに残されたＸイオンの価数を上昇させる。このとき、その価数があがったときに電気抵抗が増大するようにＸイオンを選択すると、Ｘイオンの移動により記録層１２内の電気抵抗が減少するので、記録層全体として高抵抗状態相へと相変化する。つまり、情報記録（セット動作）が完了する。
【００４２】
記録層１２を構成する化合物（第1化合物）が、化学式１：ＸａＹｂＮ2（０．５≦ａ≦１．１、０．７≦ｂ≦１．０；Ｘ：少なくとも１種の金属元素、Ｙ：少なくとも１種の遷移金属元素、N：窒素）なる化学式を呈する場合、ＹイオンとしてＮｂやＴａなど５価より高い価数をとりえない元素を選択すると以上のような動作原理が働きやすい。この場合、Ｘは、Ｃｕ及び／又はＡｇとすることができる。情報再生及びリセット動作に関しても、先述と同様である。
【００４３】
但し、これらの動作原理を実用化するには、室温でリセット動作が生じないこと（十分に長いリテンション時間の確保）と、リセット動作の消費電力が十分に小さいこととを確認しなければならない。
【００４４】
（記録層の構造安定性に関する考察）
続いて、Ｘイオンが拡散した後の、母体構造の安定性に関して説明する。なお、以下に示す考察は、あくまで本発明者らの研究結果に基づく考察であって、本発明の成立性に何ら影響を与えるものではない。
【００４５】
図１において説明した動作原理前半部分のＹイオンが価数変化を伴う場合は、価数によってイオン半径が大きく変化しないＭｏやＷといった元素がＹイオンとして特に好ましい。価数によってイオン半径が大きく変化する場合には、母体構造に残留応力が生じ変化しやすくなる。母体構造が変化してしまうとＸイオンが戻れなくなる場合もあるので好ましくない。ＹイオンとしてＭｏ、Ｗの他にはＲｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ（元素）が価数変化時の半径変化が比較的小さいため好ましい。ＬｉＭｏＮ2構造において、Ｙイオンは６配位で存在しているので、Ｙは、６配位の状態を安定にとることができる、という観点からも上記元素が好ましい。
【００４６】
さらには、図２において説明した動作原理後半部分のように、Ｘイオンが拡散した後、Ｘイオンがその価数を変化させて電荷の中性条件を満たす場合には、抵抗変化に伴ってＹイオンの価数変化を生じることがない。この場合には、価数変化に伴うイオン半径の変化はありえないので本質的に安定である。但し、Ｘイオンに関して制限条件が厳しくなる。すなわち前述のように、ＸイオンはＸイオンの拡散の前後でその価数が変化する必要がある。そのためＸが電子が不完全に満たされたｄ軌道を有する遷移元素であると、様々な価数を安定にとることができるので好ましい。
【００４７】
さらに、前述のように、Ｘイオンが２価であると、Ｘイオンの拡散と、熱安定性が同時に満たされるので、Ｘイオンは２価であることが好ましい。すなわち、作製方法にも依存するが、１価のイオンは動きやすいためメモリ状態を保持することが困難になりやすく(リテンションが短い)、反対に３価のイオンは動きにくいためセット／リセット時の消費電力が大きくなりやすいため、比較として２価のＸイオンが使いやすい場合が多い。１価のイオンを選択する場合には、Ｌｉよりイオン半径の大きい元素を選択するのが好ましい。さらには、ＬｉＭｏＮ2構造においては、Ｘイオンは６配位で存在しているので、Ｘは、６配位の状態を安定にとることができ、イオン半径がＬｉに比較的近いＣｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｇｅ等がより好ましい。
【００４８】
図１に示したようなＸイオンのインターカレーション／ディスインターカレーションが印加電圧に対して効率的に生じるためには、Ｘイオンが拡散する方向と電場が加えられている方向が一致していることが好ましい。
【００４９】
（記録部を構成する各構成要素の材料組成）
次に、記録部を構成する各構成要素の材料組成について説明する。
【００５０】
＜記録層１２＞
図１で説明したように、Ｘイオンが抜けた構造でも安定に存在しうるので、各状態の抵抗、あるいはＸイオンの拡散係数が最適値になるように、Ｘイオンの混合比を最適化することが可能である。Ｘイオンの混合比が小さすぎると、結晶構造を安定に製造および保持することが困難になり、Ｘイオンの混合比が大きすぎるとイオンの拡散が困難になる。
【００５１】
従って、上述した実施形態において、  記録層１２を構成する化合物（第1化合物）が、化学式１：ＸａＹｂＮ2（０．５≦ａ≦１．１、０．７≦ｂ≦１．０；Ｘ：少なくとも１種の金属元素、Ｙ：少なくとも１種の遷移金属元素、N：窒素）なる化学式を呈する場合、Ｘイオンの混合比は０．５≦ａ≦１．１であることが好ましい。製造ムラを抑制するためには、Ｘイオンの混合比は０．７≦ａ≦１．０であることがより好ましい。
【００５２】
Ｙイオンも、ある程度の欠陥があっても結晶構造が安定に存在しうるので、Ｙイオンの混合比は０．７≦ｂ≦１であることが好ましい。さらに、製造ムラを抑制するためには、０．９≦ｂ≦１であることがより好ましい。ここで、Ｙイオンの上限を１としたのは、ＹイオンがＸイオンの拡散パスに存在する場合には、Ｘイオンの拡散が困難になるためである。
【００５３】
＜電極層１１＞
セット動作後の電極層（陽極）１１側には酸化剤が生じるため、電極層１１は、酸化され難い材料（例えば、電気伝導性窒化物、電気伝導性酸化物など）から構成されることが好ましい。また、このような材料としては、イオン伝導性を有しないものがよい。そのような材料としては、以下に示されるものがあり、その中でも、電気伝導率の良さなどを加味した総合的性能の点から、LaNiO3は、最も好ましい材料ということができる。
【００５４】
・M1N
M1は、Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta のグループから選択される少なくとも１種類の元素である。Nは、窒素である。
・M1Ox（スピネルもしくはラムスデライト）
M1は、Mn, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, Ir, Os, Pt のグループから選択される少なくとも１種類の元素である。モル比xは、1≦x≦4を満たすものとする。
・AM1O3
Aは、La, K, Ca, Sr, Ba, Ln(Lanthanide) のグループから選択される少なくとも１種類の元素である。
M1は、Mn, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, Ir, Os, Pt のグループから選択される少なくとも１種類の元素である。
Oは、酸素である。
・A2M1O4
Aは、K, Ca, Sr, Ba, Ln(Lanthanide) のグループから選択される少なくとも１種類の元素である。
・M2メタル
M2は、Pd, Ta, W, Re, Ir, Os, Pt のグループから選択される少なくとも１種類の元素である。
M1は、Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, Ir, Os, Pt のグループから選択される少なくとも１種類の元素である。
Oは、酸素である。
【００５５】
＜保護層１３又は電極層１３＞
また、セット動作後の保護層（陰極）１３側には還元剤が生じるため、保護層１３としては、記録層１２が大気と反応することを防止する機能を持っていることが好ましい。
そのような材料としては、例えば、アモルファスカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、SnO2などの半導体がある。
【００５６】
電極層１３は、記録層１２を保護する保護層として機能させてもよいし、電極層１３の代わりに保護層を設けてもよい。この場合、保護層は、絶縁体でもよいし、導電体でもよい。
【００５７】
また、リセット動作において記録層１２の加熱を効率よく行うために、陰極側、ここでは、電極層１３側に、ヒータ層（抵抗率が約10-5Ωcm以上の材料）を設けてもよい。
【００５８】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係わる情報記録再生装置の構成を示す図である。なお、本実施形態は、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態の応用例あるいは変形例に相当するものである。
【００５９】
図３に示すように、記録層１２は、上述した第1の化合物１２Ａと、以下に詳述する第２化合物１２Ｂとを含み、それぞれが互いに積層されたような構成を呈している。記録層１２において、第１化合物１２Ａが陽極側、第２化合物１２Ｂが陰極側になるように電極層１１，１３に電位を与え、記録層１２内に電位勾配を発生させると、第１化合物１２Ａ内のＸイオンの一部が結晶中を移動し、陰極側の第２化合物１２Ｂ内に進入する。
【００６０】
第２化合物１２Ｂの結晶中には、Ｘイオンを収容できる空隙サイトがあるため、第１化合物１２Ａから移動してきたＸイオンは、この空隙サイトに収まることになる。従って、第１化合物１２Ａ内では、Ｙイオンの一部の価数が上昇してたとえばＹ６＋イオンとなり、第２化合物１２Ｂ内では、Ｍイオンの価数が減少する。従って、Ｍイオンは遷移元素からなるイオンである必要がある。
【００６１】
つまり、初期状態（リセット状態）において、第１及び第２化合物１２Ａ，１２Ｂが低抵抗状態（導電体）であると仮定すれば、第１化合物１２Ａ内のＸイオンの一部が第２化合物１２Ｂ内に移動することにより、第１及び第２化合物１２Ａ，１２Ｂの結晶中の電導キャリアが消失し、両者は、共に、電気絶縁性を有するようになる。
【００６２】
このように、電流／電圧パルスを記録層１２に与えることにより、記録層１２の電気抵抗値が小さくなるため、セット動作（記録）が実現される。
【００６３】
この時、同時に、第１化合物１２Ａから第２化合物１２Ｂに向かって電子も移動するが、第２化合物１２Ｂの電子のフェルミ準位は、第１化合物１２Ａの電子のフェルミ準位よりも高いため、記録層１２のトータルエネルギーとしては、上昇する。
【００６４】
なお、前記第２化合物は、
化学式２：□ｘＭＺ２（□：前記Ｘが収容される空隙サイト、Ｍ：Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Nb, Ta, Mo, W, Re, Ru, Rhから選ばれる少なくとも１種類の元素、Ｚ：O, S, Se, N, Cl, Br, Iから選ばれる少なくとも１種類の元素、0.3≦x≦1）、
化学式３：□ｘＭＺ３（□は、前記Ｘが収容される空隙サイト、Ｍ：Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Nb, Ta, Mo, W, Re, Ru, Rhから選ばれる少なくとも１種類の元素、Ｚ：O, S, Se, N, Cl, Br, Iから選ばれる少なくとも１種類の元素、1≦x≦2）、
化学式４：□ｘＭＺ４（□は、前記Ｘが収容される空隙サイト、Ｍ：Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Nb, Ta, Mo, W, Re, Ru, Rhから選ばれる少なくとも１種類の元素、Ｚ：O, S, Se, N, Cl, Br, Iから選ばれる少なくとも１種類の元素、1≦x≦2）、
化学式５：□ｘＭＰＯｚ（□は、前記Ｘが収容される空隙サイト、Ｍ：Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Nb, Ta, Mo, W, Re, Ru, Rhから選ばれる少なくとも１種類の元素、P：リン元素、O：酸素元素、0.3≦x≦3、4≦z≦6）のうちの１つであることが好ましい。これによって、上述した作用効果をより効果的に実現することができる。
【００６５】
また、前記第２化合物は、ホランダイト構造、ラムスデライト構造、アナターゼ構造、ブルッカイト構造、パイロルース構造、ReO3構造、MoO1.5PO4構造、TiO0.5PO4構造及びFePO4構造、βMnO2構造、γMnO2構造、λMnO2構造のうちの１つを有することができる。この場合、上記のような化学式の第２化合物を安定的に得ることができる。
【００６６】
Ｂ．情報記録再生装置の応用例
次に、上述した情報再生記録装置を用いた具体的なメモリ装置などの応用例について簡単に説明する。
【００６７】
(1)プローブメモリ
図４及び図５は、本発明の例に係るプローブメモリを示している。
ＸＹスキャナー１４上には、記録媒体が配置される。この記録媒体に対向する形でプローブアレイが配置される。
【００６８】
プローブアレイは、基板２３と、基板２３の一面側にアレイ状に配置される複数のプローブ（ヘッド）２４とを有する。複数のプローブ２４の各々は、例えば、カンチレバーから構成され、マルチプレクスドライバ２５，２６により駆動される。
【００６９】
複数のプローブ２４は、それぞれ、基板２３内のマイクロアクチュエータを用いて個別に動作可能であるが、ここでは、全てをまとめて同じ動作をさせて記録媒体のデータエリアに対するアクセスを行う例を説明する。
【００７０】
まず、マルチプレクスドライバ２５，２６を用いて、全てのプローブ２４をＸ方向に一定周期で往復動作させ、記録媒体のサーボエリアからＹ方向の位置情報を読み出す。Ｙ方向の位置情報は、ドライバ１５に転送される。ドライバ１５は、この位置情報に基づいてＸＹスキャナー１４を駆動し、記録媒体をＹ方向に移動させ、記録媒体とプローブとの位置決めを行う。両者の位置決めが完了したら、データエリア上のプローブ２４の全てに対して、同時、かつ、連続的に、データの読み出し又は書き込みを行う。
【００７１】
データの読み出し及び書き込みは、プローブ２４がＸ方向に往復動作していることから連続的に行われる。また、データの読み出し及び書き込みは、記録媒体のＹ方向の位置を順次変えることにより、データエリアに対して、一行ずつ、実施される。
【００７２】
尚、記録媒体をＸ方向に一定周期で往復運動させて記録媒体から位置情報を読み出し、プローブ２４をＹ方向に移動させるようにしてもよい。
【００７３】
記録媒体は、例えば、基板２０と、基板２０上の電極層２１と、電極層２１上の記録層２２とから構成される。
【００７４】
記録層２２は、複数のデータエリア、並びに、複数のデータエリアのＸ方向の両端にそれぞれ配置されるサーボエリアを有する。複数のデータエリアは、記録層２２の主要部を占める。
【００７５】
サーボエリア内には、サーボバースト信号が記録される。サーボバースト信号は、データエリア内のＹ方向の位置情報を示している。
【００７６】
記録層２２内には、これらの情報の他に、さらに、アドレスデータが記録されるアドレスエリア及び同期をとるためのプリアンブルエリアが配置される。
【００７７】
データ及びサーボバースト信号は、記録ビット（電気抵抗変動）として記録層２２に記録される。記録ビットの“１”，“０”情報は、記録層２２の電気抵抗を検出することにより読み出す。
【００７８】
本例では、１つのデータエリアに対応して１つのプローブ（ヘッド）が設けられ、１つのサーボエリアに対して１つのプローブが設けられる。
【００７９】
データエリアは、複数のトラックから構成される。アドレスエリアから読み出されるアドレス信号によりデータエリアのトラックが特定される。また、サーボエリアから読み出されるサーボバースト信号は、プローブ２４をトラックの中心に移動させ、記録ビットの読み取り誤差をなくすためのものである。
【００８０】
ここで、Ｘ方向をダウントラック方向、Ｙ方向をトラック方向に対応させることにより、ＨＤＤのヘッド位置制御技術を利用することが可能になる。
【００８１】
次に、図４及び図５のプローブメモリの記録／再生動作について説明する。図６は、記録（セット動作）時の状態について示している。  
【００８２】
記録媒体は、基板（例えば、半導体チップ）２０上の電極層２１と、電極層２１上の記録層２２と、記録層２２上の保護層１３Ｂとから構成されるものとする。保護層１３Ｂは、例えば、薄い絶縁体から構成される。記録動作は、記録層２２の記録ビット２７表面に電圧を印加し、記録ビット２７の内部に電位勾配を発生させることにより行う。具体的には、電流／電圧パルスを記録ビット２７に与えればよい。
【００８３】
＜第1例＞
第１例は、記録層に図１の材料を用いた場合である。まず、図７に示すように、プローブ２４の電位が電極層２１の電位よりも相対的に低い状態を作る。電極層２１を固定電位（例えば、接地電位）とすれば、プローブ２４に負の電位を与えればよい。電流パルスは、例えば、電子発生源又はホットエレクトロン源を使用し、プローブ２４から電極層２１に向かって電子を放出することにより発生させる。あるいは、プローブ２４を記録ビット２７表面に接触させて電圧パルスを印加してもよい。
【００８４】
この時、例えば、記録層２２の記録ビット２７では、Ｘイオンの一部がプローブ（陰極）２４側に移動し、結晶内のＸイオンがＮイオンに対して相対的に減少する。また、プローブ２４側に移動したＸイオンは、プローブ２４から電子を受け取ってメタルとして析出する。記録ビット２７では、Ｎイオンが過剰となり、結果的に、記録ビット２７におけるＸイオンの価数を上昇させる。つまり、記録ビット２７は、相変化によるキャリアの注入により電子伝導性を有するようになるため、膜厚方向への抵抗が減少し、記録（セット動作）が完了する。
【００８５】
尚、記録のための電流パルスは、プローブ２４の電位が電極層２１の電位よりも相対的に高い状態を作ることにより発生させることもできる。
【００８６】
図８は、再生について示している。再生に関しては、電流パルスを記録層２２の記録ビット２７に流し、記録ビット２７の抵抗値を検出することにより行う。但し、電流パルスは、記録層２２の記録ビット２７を構成する材料が抵抗変化を起こさない程度の微小な値とする。例えば、センスアンプＳ／Ａにより発生した読み出し電流（電流パルス）をプローブ２４から記録ビット２７に流し、センスアンプＳ／Ａにより記録ビット２７の抵抗値を測定する。
【００８７】
本発明の例に係る材料を使用すれば、セット／リセット状態の抵抗値の差は、103以上を確保できる。尚、再生では、記録媒体上をプローブ２４により走査（スキャン）することで、連続再生が可能となる。
【００８８】
消去（リセット）動作に関しては、記録層２２の記録ビット２７を大電流パルスによりジュール加熱して、記録ビット２７における酸化還元反応を促進させることにより行う。あるいは、セット動作時とは逆向きの電位差を与えるパルスを印加してもよい。
【００８９】
消去動作は、記録ビット２７ごとに行うこともできるし、複数の記録ビット２７又はブロック単位で行うこともできる。
【００９０】
＜第２例＞
第２例は、記録層に図３の材料を用いた場合である。まず、図９に示すように、プローブ２４の電位が電極層２１の電位よりも相対的に低い状態を作る。電極層２１を固定電位（例えば、接地電位）とすれば、プローブ２４に負の電位を与えればよい。
【００９１】
この時、記録層２２の第１化合物（陽極側）１２Ａ内のＸイオンの一部は、結晶中を移動し、第２化合物（陰極側）１２Ｂの空隙サイトに収まる。これに伴い、第１化合物１２Ａ内のＸイオンの価数が上昇し、第２化合物内１２ＢのＭイオンの価数が減少する。その結果、第１及び第２化合物１２Ａ，１２Ｂの結晶中に電導キャリアが発生し、両者は、共に、電気伝導性を有するようになる。これにより、セット動作（記録）が完了する。
【００９２】
尚、記録動作に関して、第１及び第２化合物１２Ａ，１２Ｂの位置関係を逆にすれば、プローブ２４の電位を電極層２１の電位よりも相対的に高い状態にしてセット動作を実行することもできる。
【００９３】
図１０は、再生時の状態について示している。再生動作は、電流パルスを記録ビット２７に流し、記録ビット２７の抵抗値を検出することにより行う。但し、電流パルスは、記録ビット２７を構成する材料が抵抗変化を起こさない程度の微小な値とする。
【００９４】
例えば、センスアンプＳ／Ａにより発生した読み出し電流（電流パルス）をプローブ２４から記録層（記録ビット）２２に流し、センスアンプＳ／Ａにより記録ビットの抵抗値を測定する。既に説明した新材料を採用すると、セット／リセット状態の抵抗値の差は、103以上を確保できる。
【００９５】
尚、再生動作は、プローブ２４を走査（スキャン）させることで、連続的に行うことができる。
【００９６】
リセット（消去）動作は、記録層（記録ビット）２２に大電流パルスを流すことにより発生するジュール熱及びその残留熱を利用して、Ｘイオンが第２化合物１２Ｂ内の空隙サイトから第１化合物１２Ａ内に戻ろうとする作用を促進してやればよい。あるいは、セット動作時とは逆向きの電位差を与えるパルスを印加してもよい。
【００９７】
消去動作は、記録ビット２７ごとに行うこともできるし、複数の記録ビット２７又はブロック単位で行うこともできる。
【００９８】
＜実験例＞
サンプルとしては、図６に示す構造を有する記録媒体を使用し、評価は、先端の径が10nm以下に先鋭化されたプローブ対を使用すればよい。電極層２１は、例えば、半導体基板上に形成されたPt膜とする。半導体基板と下部電極との接着性を高めるために、5nm程度のTiを接着層として用いてもよい。
【００９９】
記録層２２はの作製方法は例えば以下のようなものである。記録層としてＬｉＭｏＮ２を用いる場合、まず前駆体としてＬｉ2ＭｏＯ4を作製する。この前駆体を得るため、所望の組成比が得られるように成分を調整したターゲットを用い、ディスクの温度を600℃程度の高温に保持したまま、アルゴンと酸素の混合ガス中でＲＦマグネトロンスパッタを行う。次にこの前駆体を融点より若干高い710℃程度のアンモニアガス中にて熱処理すると所望のＬｉＭｏＮ２が得られる。さらに、保護層として、例えば、ダイヤモンドライクカーボンを、ＣＶＤ法により形成してもよい。各層の膜厚は、低抵抗状態と高抵抗状態の抵抗比、スイッチングに要するエネルギー、スイッチング速度などを最適化するように設計できる。例えばスパッタ時間を調整することで、所望の膜厚を得ることができる。
【０１００】
プローブ対を保護層１３に接触させ、書き込み／消去は、そのうちの１つを用いて実行する。例えば、書き込みは、記録層２２に、例えば、10nsec幅で、1Vの電圧パルスを印加することにより行う。一方で、例えば、消去は、記録層２２に、例えば、100nsec幅で、0.2Vの電圧パルスを印加することにより行うことができる。
【０１０１】
また、書き込み／消去の合間に、プローブ対の他の１つを用いて読み出しを実行する。読み出しは、記録層２２に、10nsec幅で、0.1Vの電圧パルスを印加し、記録層（記録ビット）２２の抵抗値を測定することにより行うことができる。
【０１０２】
例えば、ＬｉＭｏＮ2構造を有するＮａＭｏＮ2を記録層として用いた場合には、Ｎａイオン、Ｍｏイオン、Ｎイオンが層状に存在するため、Ｎａイオンの拡散が効率的に生じる。また、Ｎａイオンが拡散した後には、記録層内に残されたＭｏイオンの価数が６価に上昇し、記録層の高抵抗化を実現できる。このとき、６価で原子量の大きなＭｏイオンは、５価のＭｏイオンとイオン半径が大きく変わらず、Ｎイオンとの結合長も大きくは変わらないため、Ｎａイオンが拡散した後も結晶構造が安定に保持されやすい。さらに、１価のＮａイオンは６配位の構造をとりやすいので、容易にＬｉＭｏＮ2構造を有するＮａＭｏＮ2を得ることができる。ＮａＭｏＮ2の代わりに、例えば２価のＧｅ，４価のＷとを組み合わせたＧｅＷＮ2を用いてもよい。
【０１０３】
(2)半導体メモリ
図１１は、本発明の例に係るクロスポイント型半導体メモリを示している。
ワード線ＷＬｉ−１，ＷＬｉ，ＷＬｉ＋１は、Ｘ方向に延び、ビット線ＢＬｊ−１，ＢＬｊ，ＢＬｊ＋１は、Ｙ方向に延びる。
【０１０４】
ワード線ＷＬｉ−１，ＷＬｉ，ＷＬｉ＋１の一端は、選択スイッチとしてのＭＯＳトランジスタＲＳＷを経由してワード線ドライバ＆デコーダ３１に接続され、ビット線ＢＬｊ−１，ＢＬｊ，ＢＬｊ＋１の一端は、選択スイッチとしてのＭＯＳトランジスタＣＳＷを経由してビット線ドライバ＆デコーダ＆読み出し回路３２に接続される。
【０１０５】
ＭＯＳトランジスタＲＳＷのゲートには、１本のワード線（ロウ）を選択するための選択信号Ｒｉ−１，Ｒｉ，Ｒｉ＋１が入力され、ＭＯＳトランジスタＣＳＷのゲートには、１本のビット線（カラム）を選択するための選択信号Ｃｉ−１，Ｃｉ，Ｃｉ＋１が入力される。
【０１０６】
メモリセル３３は、ワード線ＷＬｉ−１，ＷＬｉ，ＷＬｉ＋１とビット線ＢＬｊ−１，ＢＬｊ，ＢＬｊ＋１との交差部に配置される。いわゆるクロスポイント型セルアレイ構造である。メモリセル３３には、記録／再生時における回り込み電流(sneak current)を防止するためのダイオード３４が付加される。
【０１０７】
図１２は、図１１の半導体メモリのメモリセルアレイ部の構造を示している。
半導体チップ３０上には、ワード線ＷＬｉ−１，ＷＬｉ，ＷＬｉ＋１とビット線ＢＬｊ−１，ＢＬｊ，ＢＬｊ＋１が配置され、これら配線の交差部にメモリセル３３及びダイオード３４が配置される。
【０１０８】
このようなクロスポイント型セルアレイ構造の特長は、メモリセル３３に個別にＭＯＳトランジスタを接続する必要がないため、高集積化に有利な点にある。例えば、図１４及び図１５に示すように、メモリセル３３を積み重ねて、メモリセルアレイを３次元構造にすることも可能である。
【０１０９】
メモリセル３３は、例えば、図１３に示すように、記録層２２、保護層１３及びヒータ層３５のスタック構造から構成される。１つのメモリセル３３により１ビットデータを記憶する。また、ダイオード３４は、ワード線ＷＬｉとメモリセル３３との間に配置される。
【０１１０】
次に、図１１〜図１３を用いて記録／再生動作を説明する。ここでは、点線Ａで囲んだメモリセル３３を選択し、これについて記録／再生動作を実行するものとする。
【０１１１】
＜第１例＞
第１例は、記録層に図１の材料を用いた場合である。記録（セット動作）は、選択されたメモリセル３３に電圧を印加し、そのメモリセル３３内に電位勾配を発生させて電流パルスを流せばよいため、例えば、ワード線ＷＬｉの電位がビット線ＢＬｊの電位よりも相対的に低い状態を作る。ビット線ＢＬｊを固定電位（例えば、接地電位）とすれば、ワード線ＷＬｉに負の電位を与えればよい。
【０１１２】
この時、点線Ａで囲まれた選択されたメモリセル３３では、Ｘイオンの一部がワード線（陰極）ＷＬｉ側に移動し、結晶内のＸイオンがＮイオンに対して相対的に減少する。また、ワード線ＷＬｉ側に移動したＸイオンは、ワード線ＷＬｉから電子を受け取ってメタルとして析出する。
【０１１３】
点線Ａで囲まれた選択されたメモリセル３３では、Ｎイオンが過剰となり、結果的に、結晶内におけるＸイオンの価数を上昇させる。つまり、点線Ａで囲まれた選択されたメモリセル３３は、相変化によるキャリアの注入により電子伝導性を有するようになるため、記録（セット動作）が完了する。
【０１１４】
尚、記録時には、非選択のワード線ＷＬｉ−１，ＷＬｉ＋１及び非選択のビット線ＢＬｊ−１，ＢＬｊ＋１については、全て同電位にバイアスしておくことが好ましい。また、記録前のスタンバイ時には、全てのワード線ＷＬｉ−１，ＷＬｉ，ＷＬｉ＋１及び全てのビット線ＢＬｊ−１，ＢＬｊ，ＢＬｊ＋１をプリチャージしておくことが好ましい。また、記録のための電流パルスは、ワード線ＷＬｉの電位がビット線ＢＬｊの電位よりも相対的に高い状態を作ることにより発生させてもよい。
【０１１５】
再生に関しては、電流パルスを点線Ａで囲まれた選択されたメモリセル３３に流し、そのメモリセル３３の抵抗値を検出することにより行う。但し、電流パルスは、メモリセル３３を構成する材料が抵抗変化を起こさない程度の微小な値とすることが必要である。例えば、読み出し回路により発生した読み出し電流（電流パルス）をビット線ＢＬｊから点線Ａで囲まれたメモリセル３３に流し、読み出し回路によりそのメモリセル３３の抵抗値を測定する。既に説明した新材料を採用すれば、セット／リセット状態の抵抗値の差は、103以上を確保できる。
【０１１６】
消去（リセット）動作に関しては、点線Ａで囲まれた選択されたメモリセル３３を大電流パルスによりジュール加熱して、そのメモリセル３３における酸化還元反応を促進させることにより行う。
【０１１７】
＜第２例＞
第２例は、記録層に図３の材料を用いた場合である。記録動作（セット動作）は、選択されたメモリセル３３に電圧を印加し、そのメモリセル３３内に電位勾配を発生させて電流パルスを流せばよいため、例えば、ワード線ＷＬｉの電位をビット線ＢＬｊの電位よりも相対的に低くする。ビット線ＢＬｊを固定電位（例えば、接地電位）とすれば、ワード線ＷＬｉに負の電位を与えればよい。
【０１１８】
この時、点線Ａで囲まれた選択されたメモリセル３３では、第１化合物内のＸイオンの一部が第２化合物の空隙サイトに移動する。このため、第１化合物内のＸイオンの価数が上昇し、第２化合物内のＭイオンの価数が減少する。その結果、第１及び第２化合物の結晶中に電導キャリアが発生し、両者は、共に、電気伝導性を有するようになる。これにより、セット動作（記録）が完了する。
【０１１９】
尚、記録時には、非選択のワード線ＷＬｉ−１，ＷＬｉ＋１及び非選択のビット線ＢＬｊ−１，ＢＬｊ＋１については、全て同電位にバイアスしておくことが好ましい。また、記録前のスタンバイ時には、全てのワード線ＷＬｉ−１，ＷＬｉ，ＷＬｉ＋１及び全てのビット線ＢＬｊ−１，ＢＬｊ，ＢＬｊ＋１をプリチャージしておくことが好ましい。電流パルスは、ワード線ＷＬｉの電位がビット線ＢＬｊの電位よりも相対的に高い状態を作ることにより発生させてもよい。
【０１２０】
再生動作は、電流パルスを点線Ａで囲まれた選択されたメモリセル３３に流し、そのメモリセル３３の抵抗値を検出することにより行う。但し、電流パルスは、メモリセル３３を構成する材料が抵抗変化を起こさない程度の微小な値とすることが必要である。
【０１２１】
例えば、読み出し回路により発生した読み出し電流（電流パルス）をビット線ＢＬｊから点線Ａで囲まれたメモリセル３３に流し、読み出し回路によりそのメモリセル３３の抵抗値を測定する。既に説明した新材料を採用すれば、セット／リセット状態の抵抗値の差は、103以上を確保できる。
【０１２２】
リセット（消去）動作は、点線Ａで囲まれた選択されたメモリセル３３に大電流パルスを流すことにより発生するジュール熱及びその残留熱を利用して、Ｘイオン元素が第２化合物内の空隙サイトから第１化合物内に戻ろうとする作用を促進してやればよい。この場合、加熱により平衡に戻ることを利用しているので、第1化合物の電子のフェルミ準位は、第２化合物の電子のフェルミ準位よりも低いことが必要となる。なお、ここで示した半導体メモリの例では各素子にダイオードがついているため、段落[0096]のようにセット動作時とは逆向きの電位差を与えるというリセット方法は使えない。
【０１２３】
(3)フラッシュメモリ
図１６は、本発明のフラッシュメモリのメモリセルを示している。フラッシュメモリのメモリセルは、ＭＩＳ(metal-insulator-semiconductor)トランジスタから構成される。半導体基板４１の表面領域には、拡散層４２が形成される。拡散層４２の間のチャネル領域上には、ゲート絶縁層４３が形成される。ゲート絶縁層４３上には、本発明の例に係る記録層(RRAM: Resistive RAM)４４が形成される。記録層４４上には、コントロールゲート電極４５が形成される。
【０１２４】
半導体基板４１は、ウェル領域でもよく、また、半導体基板４１と拡散層４２とは、互いに逆の導電型を有する。コントロールゲート電極４５は、ワード線となり、例えば、導電性ポリシリコンから構成される。記録層４４は、図１、図２又は図３に示す材料から構成される。
【０１２５】
次に、図１６を用いて基本動作について説明する。セット（書き込み）動作は、コントロールゲート電極４５に電位Ｖ１を与え、半導体基板４１に電位Ｖ２を与えることにより実行する。電位Ｖ１，Ｖ２の差は、記録層４４が相変化又は抵抗変化するのに十分な大きさであることが必要であるが、その向きについては、特に、限定されない。即ち、Ｖ１＞Ｖ２およびＶ１＜Ｖ２のいずれでもよい。
【０１２６】
例えば、初期状態（リセット状態）において、記録層４４が絶縁体（抵抗大）であると仮定すると、実質的にゲート絶縁層４３が厚くなったことになるため、メモリセル（ＭＩＳトランジスタ）の閾値は、高くなる。この状態から電位Ｖ１，Ｖ２を与えて記録層４４を導電体（抵抗小）に変化させると、実質的にゲート絶縁層４３が薄くなったことになるため、メモリセル（ＭＩＳトランジスタ）の閾値は、低くなる。尚、電位Ｖ２は、半導体基板４１に与えたが、これに代えて、メモリセルのチャネル領域に拡散層４２から電位Ｖ２を転送するようにしてもよい。
【０１２７】
リセット（消去）動作は、コントロールゲート電極４５に電位Ｖ１’を与え、拡散層４２の一方に電位Ｖ３を与え、拡散層４２の他方に電位Ｖ４（＜Ｖ３）を与えることにより実行する。
【０１２８】
電位Ｖ１’は、セット状態のメモリセルの閾値を越える値にする。この時、メモリセルは、オンになり、電子が拡散層４２の他方から一方に向かって流れると共に、ホットエレクトロンが発生する。このホットエレクトロンは、ゲート絶縁層４３を介して記録層４４に注入されるため、記録層４４の温度が上昇する。これにより、記録層４４は、導電体（抵抗小）から絶縁体（抵抗大）に変化するため、実質的にゲート絶縁層４３が厚くなったことになり、メモリセル（ＭＩＳトランジスタ）の閾値は、高くなる。
【０１２９】
このように、フラッシュメモリと類似した原理により、メモリセルの閾値を変えることができるため、フラッシュメモリの技術を利用して、本発明の例に係る情報記録再生装置を実用化できる。
【０１３０】
（４）ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ
図１７は、ＮＡＮＤセルユニットの回路図を示している。図１８は、本発明の例に係るＮＡＮＤセルユニットの構造を示している。
【０１３１】
Ｐ型半導体基板４１ａ内には、Ｎ型ウェル領域４１ｂ及びＰ型ウェル領域４１ｃが形成される。Ｐ型ウェル領域４１ｃ内に、本発明の例に係るＮＡＮＤセルユニットが形成される。ＮＡＮＤセルユニットは、直列接続される複数のメモリセルＭＣからなるＮＡＮＤストリングと、その両端に１つずつ接続される合計２つのセレクトゲートトランジスタＳＴとから構成される。
【０１３２】
メモリセルＭＣ及びセレクトゲートトランジスタＳＴは、同じ構造を有する。具体的には、これらは、Ｎ型拡散層４２と、Ｎ型拡散層４２の間のチャネル領域上のゲート絶縁層４３と、ゲート絶縁層４３上の記録層(RRAM)４４と、記録層４４上のコントロールゲート電極４５とから構成される。
【０１３３】
メモリセルＭＣの記録層４４の状態（絶縁体／導電体）は、上述の基本動作により変化させることが可能である。これに対し、セレクトゲートトランジスタＳＴの記録層４４は、セット状態、即ち、導電体（抵抗小）に固定される。セレクトゲートトランジスタＳＴの１つは、ソース線ＳＬに接続され、他の１つは、ビット線ＢＬに接続される。
【０１３４】
セット（書き込み）動作前には、ＮＡＮＤセルユニット内の全てのメモリセルは、リセット状態（抵抗大）になっているものとする。セット（書き込み）動作は、ソース線ＳＬ側のメモリセルＭＣからビット線ＢＬ側のメモリセルに向かって１つずつ順番に行われる。選択されたワード線（コントロールゲート電極）ＷＬに書き込み電位としてＶ１（プラス電位）を与え、非選択のワード線ＷＬに転送電位（メモリセルＭＣがオンになる電位）としてＶpassを与える。
【０１３５】
ソース線ＳＬ側のセレクトゲートトランジスタＳＴをオフ、ビット線ＢＬ側のセレクトゲートトランジスタＳＴをオンにし、ビット線ＢＬから選択されたメモリセルＭＣのチャネル領域にプログラムデータを転送する。
【０１３６】
例えば、プログラムデータが“１”のときは、選択されたメモリセルＭＣのチャネル領域に書き込み禁止電位（例えば、Ｖ１と同じ程度の電位）を転送し、選択されたメモリセルＭＣの記録層４４の抵抗値が高い状態から低い状態に変化しないようにする。また、プログラムデータが“０”のときは、選択されたメモリセルＭＣのチャネル領域にＶ２（＜Ｖ１）を転送し、選択されたメモリセルＭＣの記録層４４の抵抗値を高い状態から低い状態に変化させる。
【０１３７】
リセット（消去）動作では、例えば、全てのワード線（コントロールゲート電極）ＷＬにＶ１’を与え、ＮＡＮＤセルユニット内の全てのメモリセルＭＣをオンにする。また、２つのセレクトゲートトランジスタＳＴをオンにし、ビット線ＢＬにＶ３を与え、ソース線ＳＬにＶ４（＜Ｖ３）を与える。この時、ホットエレクトロンがＮＡＮＤセルユニット内の全てのメモリセルＭＣの記録層４４に注入されるため、ＮＡＮＤセルユニット内の全てのメモリセルＭＣに対して一括してリセット動作が実行される。
【０１３８】
読み出し動作は、選択されたワード線（コントロールゲート電極）ＷＬに読み出し電位（プラス電位）を与え、非選択のワード線（コントロールゲート電極）ＷＬには、メモリセルＭＣがデータ“０”、“１”によらず必ずオンになる電位を与える。また、２つのセレクトゲートトランジスタＳＴをオンにし、ＮＡＮＤストリングに読み出し電流を供給する。
【０１３９】
選択されたメモリセルＭＣは、読み出し電位が印加されると、それに記憶されたデータの値に応じてオン又はオフになるため、例えば、読み出し電流の変化を検出することにより、データを読み出すことができる。尚、図１８の構造では、セレクトゲートトランジスタＳＴは、メモリセルＭＣと同じ構造を有しているが、例えば、図１９に示すように、セレクトゲートトランジスタＳＴについては、記録層を形成せずに、通常のＭＩＳトランジスタとすることも可能である。
【０１４０】
図２０は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの変形例である。この変形例は、ＮＡＮＤストリングを構成する複数のメモリセルＭＣのゲート絶縁層がＰ型半導体層４７に置き換えられている点に特徴を有する。
【０１４１】
高集積化が進み、メモリセルＭＣが微細化されると、電圧を与えていない状態で、Ｐ型半導体層４７は、空乏層で満たされることになる。セット（書き込み）時には、選択されたメモリセルＭＣのコントロールゲート電極４５にプラスの書き込み電位（例えば、3.5V）を与え、かつ、非選択のメモリセルＭＣのコントロールゲート電極４５にプラスの転送電位（例えば、1V）を与える。
【０１４２】
この時、ＮＡＮＤストリング内の複数のメモリセルＭＣのＰ型ウェル領域４１ｃの表面がＰ型からＮ型に反転し、チャネルが形成される。そこで、上述したように、ビット線ＢＬ側のセレクトゲートトランジスタＳＴをオンにし、ビット線ＢＬから選択されたメモリセルＭＣのチャネル領域にプログラムデータ“０”を転送すれば、セット動作を行うことができる。
【０１４３】
リセット（消去）は、例えば、全てのコントロールゲート電極４５にマイナスの消去電位（例えば、-3.5V）を与え、Ｐ型ウェル領域４１ｃ及びＰ型半導体層４７に接地電位（0V）を与えれば、ＮＡＮＤストリングを構成する全てのメモリセルＭＣに対して一括して行うことができる。読み出し時には、選択されたメモリセルＭＣのコントロールゲート電極４５にプラスの読み出し電位（例えば、0.5V）を与え、かつ、非選択のメモリセルＭＣのコントロールゲート電極４５に、メモリセルＭＣがデータ“０”、“１”によらず必ずオンになる転送電位（例えば、1V）を与える。
【０１４４】
但し、“１”状態のメモリセルＭＣの閾値電圧Vth”1”は、0V < Vth”1” < 0.5Vの範囲内にあるものとし、“０”状態のメモリセルＭＣの閾値電圧Vth”0”は、0.5V < Vth”0” < 1Vの範囲内にあるものとする。
【０１４５】
また、２つのセレクトゲートトランジスタＳＴをオンにし、ＮＡＮＤストリングに読み出し電流を供給する。このような状態にすれば、選択されたメモリセルＭＣに記憶されたデータの値に応じてＮＡＮＤストリングに流れる電流量が変わるため、この変化を検出することにより、データを読み出すことができる。
【０１４６】
尚、この変形例においては、Ｐ型半導体層４７のホールドープ量がＰ型ウェル領域４１ｃのそれよりも多く、かつ、Ｐ型半導体層４７のフェルミレベルがＰ型ウェル領域４１ｃのそれよりも0.5V程度深くなっていることが望ましい。これは、コントロールゲート電極４５にプラスの電位を与えたときに、Ｎ型拡散層４２間のＰ型ウェル領域４１ｃの表面部分からＰ型からＮ型への反転が開始し、チャネルが形成されるようにするためである。
【０１４７】
このようにすることで、例えば、書き込み時には、非選択のメモリセルＭＣのチャネルは、Ｐ型ウェル領域４１ｃとＰ型半導体層４７の界面のみに形成され、読み出し時には、ＮＡＮＤストリング内の複数のメモリセルＭＣのチャネルは、Ｐ型ウェル領域４１ｃとＰ型半導体層４７の界面のみに形成される。つまり、メモリセルＭＣの記録層４４が導電体（セット状態）であっても、拡散層４２とコントロールゲート電極４５とが短絡することはない。
【０１４８】
（５）ＮＯＲ型フラッシュメモリ
図２１は、ＮＯＲセルユニットの回路図を示している。図２２は、本発明の例に係るＮＯＲセルユニットの構造を示している。
【０１４９】
Ｐ型半導体基板４１ａ内には、Ｎ型ウェル領域４１ｂ及びＰ型ウェル領域４１ｃが形成される。Ｐ型ウェル領域４１ｃ内に、本発明の例に係るＮＯＲセルが形成される。ＮＯＲセルは、ビット線ＢＬとソース線ＳＬとの間に接続される１つのメモリセル（ＭＩＳトランジスタ）ＭＣから構成される。メモリセルＭＣは、Ｎ型拡散層４２と、Ｎ型拡散層４２の間のチャネル領域上のゲート絶縁層４３と、ゲート絶縁層４３上の記録層(RRAM)４４と、記録層４４上のコントロールゲート電極４５とから構成される。
【０１５０】
メモリセルＭＣの記録層４４の状態（絶縁体／導電体）は、上述の基本動作により変化させることが可能である。
【０１５１】
（６）２トラ型フラッシュメモリ
図２３は、２トラセルユニットの回路図を示している。図２４は、本発明の例に係る２トラセルユニットの構造を示している。
【０１５２】
２トラセルユニットは、ＮＡＮＤセルユニットの特徴とＮＯＲセルの特徴とを併せ持った新たなセル構造として最近開発されたものである。Ｐ型半導体基板４１ａ内には、Ｎ型ウェル領域４１ｂ及びＰ型ウェル領域４１ｃが形成される。Ｐ型ウェル領域４１ｃ内に、本発明の例に係る２トラセルユニットが形成される。２トラセルユニットは、直列接続される１つのメモリセルＭＣと１つのセレクトゲートトランジスタＳＴとから構成される。
【０１５３】
メモリセルＭＣ及びセレクトゲートトランジスタＳＴは、同じ構造を有する。具体的には、これらは、Ｎ型拡散層４２と、Ｎ型拡散層４２の間のチャネル領域上のゲート絶縁層４３と、ゲート絶縁層４３上の記録層(RRAM)４４と、記録層４４上のコントロールゲート電極４５とから構成される。
【０１５４】
メモリセルＭＣの記録層４４の状態（絶縁体／導電体）は、上述の基本動作により変化させることが可能である。これに対し、セレクトゲートトランジスタＳＴの記録層４４は、セット状態、即ち、導電体（抵抗小）に固定される。セレクトゲートトランジスタＳＴは、ソース線ＳＬに接続され、メモリセルＭＣは、ビット線ＢＬに接続される。
【０１５５】
メモリセルＭＣの記録層４４の状態（絶縁体／導電体）は、上述の基本動作により変化させることが可能である。図２４の構造では、セレクトゲートトランジスタＳＴは、メモリセルＭＣと同じ構造を有しているが、例えば、図２５に示すように、セレクトゲートトランジスタＳＴについては、記録層を形成せずに、通常のＭＩＳトランジスタとすることも可能である。
【０１５６】
（７）その他
本実施の形態では、プローブメモリと半導体メモリの２つについて説明したが、本発明の例で提案する材料及び原理を、現在のハードディスクなどの記録媒体に適用することも可能である。
【０１５７】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】第１の実施形態における情報再生装置における記録部の構造を示す図である。
【図２】第２の実施形態における情報再生装置における記録部の構造を示す図である。
【図３】第３の実施形態における情報再生装置における記録部の構造を示す図である。
【図４】本発明の例に係るプローブメモリに関する概略構成図である。
【図５】同じく、本発明の例に係るプローブメモリに関する概略構成図である。
【図６】図4及び５に示すプローブメモリの記録時の様子を示す図である。
【図７】図4及び５に示すプローブメモリの記録時の様子を示す図である。
【図８】図4及び５に示すプローブメモリの再生時の様子を示す図である。
【図９】図4及び５に示すプローブメモリの記録時の様子を示す図である。
【図１０】図4及び５に示すプローブメモリの再生時の様子を示す図である。
【図１１】本発明の例に係るクロスポイント型半導体メモリに関する概略構成図である。
【図１２】図１１に示す半導体メモリのメモリセルアレイ部の構造を示す図である。
【図１３】図１１に示す半導体メモリのメモリセル構造の例を示す図である。
【図１４】図１１に示す半導体メモリの、３次元構造メモリセルアレイを示す図である。
【図１５】同じく、図１１に示す半導体メモリの、３次元構造メモリセルアレイを示す図である。
【図１６】本発明のフラッシュメモリのメモリセルを示す図である。
【図１７】本発明のＮＡＮＤフラッシュメモリのセルユニットの回路図である。
【図１８】本発明の例に係るＮＡＮＤセルユニットの構造を示す図である。
【図１９】同じく、本発明の例に係るＮＡＮＤセルユニットの構造を示す図である。
【図２０】本発明の例に係るＮＡＮＤセルユニットの変形例に関する構造を示す図である。
【図２１】本発明のＮＯＲ型フラッシュメモリのセルユニットの回路図である。
【図２２】本発明の例に係るＮＯＲセルユニットの構造を示す図である。
【図２３】本発明の２トラ型フラッシュメモリのセルユニットの回路図である。
【図２４】本発明の例に係る２トラセルユニットの構造を示す図である。
【図２５】同じく、本発明の例に係る２トラセルユニットの構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１１，１３：  電極層、  １２，２２：  記録層、  １３：  保護層、  １４：  ＸＹスキャナー、  １５：  ドライバ、  ２０，２３，３０：  基板、  ２１：  電極層、  ２４：  プローブ、  ２５，２６：  マルチプレクスドライバ、  ２７：  記録ビット、  ３１：  ワード線ドライバ＆デコーダ、  ３２：  ビット線ドライバ＆デコーダ＆読み出し回路、  ３３：  メモリセル、  ３４：  ダイオード、  ３５：  ヒータ層、  ＷＬｉ−１，ＷＬｉ，ＷＬｉ＋１：  ワード線、  ＢＬｊ−１，ＢＬｊ，ＢＬｊ＋１：  ビット線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2008251126.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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