名古屋大学の研究グループは，超低電力デバイス技術研究組合（LEAP）との「低炭素社会を実現する超低電圧デバイスプロジェクト」における共同研究において，第一原理計算を用いて日本発の新型メモリである Topological Switching RAM（TRAM）の基本構造である GeTe/Sb2Te3超格子構造の熱安定性の機構を明らかにした。
TRAMとは，GeTe/Sb2Te3超格子材料を用いた新メモリ。従来の相変化デバイスとは異なり，溶融をともなわず，Ge原子の短範囲移動で，抵抗変化が低電力で発現する将来有望なメモリデバイス。これまでTRAMの抵抗が高抵抗から低抵抗に移り変わる際に何が起こっているのかはこれまで全くわかっていなかった。
抵抗変化型不揮発メモリの熱安定性は，加熱による不可逆的な抵抗変化の起こり難さで評価される。今回，抵抗素子を用い評価において，高品質なGeTe/Sb2Te3超格子を用いたTRAMが200 ℃まで加熱しても抵抗値変化が起こり難いことを確認した。
これに対し，従来のGeSbTe合金を用いた従来の相変化メモリは，150℃付近で急激に抵抗変化（高抵抗状態が不可逆的に低抵抗状態に変化）する。電荷注入機構で抵抗変化が促進されるTRAMでは，加熱で抵抗変化が促進される従来の相変化メモリよりも優れた熱特性を有することが判った。
今回研究グループは，TRAMの抵抗変化が起こる過程を第一原理量子論を用いて原子レベルで解析した。その結果，高抵抗状態から中間の遷移状態を経て低抵抗状態に遷移するのに，2.52eV の活性化エネルギーが存在することを世界で初めて明らかにした。この活性化エネルギーの値はTRAMが十分な熱安定性を有していることを示すもの。さらに，この計算結果はLEAPの実験結果ともよく一致している。
これにより，TRAMは高抵抗状態も低抵抗状態も熱的に極めて安定に動作することが期待されるほか，今回の設計指針を適用することで，これまでにない高速，低消費電力，高信頼性などの特性を将来のデータセンター用メモリに無理なく付加することができ，データセンターの省電力化に貢献し，低炭素社会の実現に資することが期待される。
