Презентация_Хабибулова

Электронные приборы, принцип действия которых основан на эффекте резистивного переключения (РП), получили название мемристоров [1]. Данные приборы считаются перспективными для применения в энергонезависимой компьютерной памяти - резистивная память с произвольным доступом (англ. ResistiveRandomAccessMemory, RRAM) [2],нейроморфных компьютерах [3]и др. Эффект РП заключается в бистабильном (мультистабильном) обратимом изменении электросопротивления изолирующего слоя под действием приложенного электрического напряжения соответствующей полярности [4].
Одним из общепринятых механизмов РП в мемристорных устройствах филаментарный механизм, заключающийся в образовании/разрушении, под действием электрического поля, в резистивном слое проводящих нитевидных каналов (филаментов), состоящих из цепочек вакансий по кислороду (conductivefilaments) либо из катионов металла активного электрода (conductivebridges) [5]. Наиболее широко изучены мемристоры на основе оксидов переходных металлов, как один из наиболее многообещающих материалов для создания энергонезависимой памяти следующего поколения, из-за отличных характеристик, таких как высокая скорость переключения, низкое энергопотребление и хорошая совместимость с современными технологиями создания микросхем. Проблему стабилизация параметров. Отдельно выделить работы по улучшению параметров РП с помощью оптического излучения. Управляемые светом мемристоры.
Вместе с тем, детали механизмов влияния света на РП в подобных мемристорах остаются слабо изученными. Сделать акцент на единичный филамент.
Метод атомно-силовой микроскопии (АСМ) с проводящим зондом является мощным инструментом изучения РП на микроскопическом уровне, поскольку он позволяет исследовать электрические свойства отдельных филаментов[6]. Так, например, в [7] данным методом были сформированы отдельные ферромагнитныефиламенты в пленке ZrO2, состоящие из атомов Ni, и изучены особенности резистивного переключения в них. В[8]данным методом был измерен диаметр филамента (2–10 nm), образованного атомами Fe в дислокации в монокристаллической пленке SrTiO3, установлено соответствие филамента с ямкой травления дислокации, а также проведено переключение проводимости отдельного филамента.
Цель работы:

Введение
А. Петров, Л. Алексеева., А. Иванов и др. Наноиндустрия. №1/63/2016

Резистивное переключение в оксидах металлов
Структуры: металл-диэлектрик-метал
Толщина оксида ~ 10 нм
механизм переключения: реакции окисления/ восстановления в тонкопленочных слоях оксидов переходных металлов
дрейф вакансий кислорода под действием электрического поля
Проводимость по филаментам
Применение:
устройства резистивной памяти с произвольным доступом (Resistive Random Access Memory – RеRAM)
искусственные нейроморфные компьютерные системы
* http://nanoplatform.by/home/21-nauka-kategoriya
** J Yang et al Nature Nano (2008)
*
**

Влияние света на резистивные переключения в оксидах металлов

Исследование резистивного переключение в оксидах металлов методом туннельной АСМ

Метод атомно-силовой микроскопии (АСМ) с проводящим зондом является мощным инструментом изучения РП на микроскопическом уровне, поскольку он позволяет исследовать электрические свойства отдельных филаментов[6]. Так, например, в [7] данным методом были сформированы отдельные ферромагнитныефиламенты в пленке ZrO2, состоящие из атомов Ni, и изучены особенности резистивного переключения в них. В[8]данным методом был измерен диаметр филамента (2–10 nm), образованного атомами Fe в дислокации в монокристаллической пленке SrTiO3, установлено соответствие филамента с ямкой травления дислокации, а также проведено переключение проводимости отдельного филамента.

Цели и задачи
Цель работы: Исследование влияния оптического излучения видимого диапазона на резистивное переключение в индивидуальных филаментах мемристоров на основе ZrO2(Y),HfO2(Y) методом атомно-силовой микроскопии
Задачи работы:
анализ литературы по тематике работы
получение и обработка экспериментальных данных:
Участие в проведении экспериментов и обсуждении их результатов.
Определение и построение гистограмм распределения основных параметров резистивного переключения (Vset, Vreset, Ion/Ioff) в мемристорных структурах ZrO2(Y),HfO2(Y) .

Методика эксперимента
Omicron ® UHV AFM/STM LF1
Omicron ® MultiProbe™ RM UHV system
Давление в системе ~10-10 Torr, 300 K
Образцы для исследований:
Методика исследований: туннельная атомно-силовая микроскопия
Зонды марки: NT MDT® NSG -11_DCP с алмазоподобным покрытием Rp =70нм
Высокочастотное магнетронное распыление спечённых порошковых мишеней ZrO2—Y2O3 (молярная доля Y2O3 составляла ≈ 0,12), Tподл ≈ 300 °C

Методика обработки экспериментальных данных

Гистограммы распределения Vset

Гистограммы распределения Vreset

Диаграммы стабильности

Протокол переключения

Диаграммы стабильности виртуального мемристора при разных временах воздействия полем.

Выводы
Определены основные параметры резистивного переключения виртуального мемристора на основе структуры Si/TiN/ZrO2(Y).
Vset=5,5 В; Vreset = 4,5 В; Roff/Ron = 8-10.
- Построены диаграммы надежности виртуального мемристора в зависимости от времени воздействия полем при переключении. Показано, что наибольшая стабильность переключений наблюдается при времени воздействия полем от 0,5-3 ms.

Гистограммы распределения Roff/Ron