Publicação

Resistive switching em filmes finos de óxidos de silício e zicórnio

Detalhes bibliográficos
Resumo:	As memórias ReRAM, acrónimo de resistive (switching) random access me-mories, apresentam-se como candidatas a liderar a nova geração de memórias não voláteis e baseiam-se na comutação elétrica da resistência de um material, fenómeno conhecido por resistive switching (RS). A investigação do RS em estruturas que incorporam materiais compatíveis com a tecnologia CMOS, atualmente a tecnologia dominante na fabricação de circuitos integrados, como o óxido de silício ou o óxido de zircónio, poderá facilitar uma futura introdução no mercado de dispositivos baseados neste fenómeno. Nesta dissertação, estruturas Au/óxido/TiN, obtidas pela deposição de lmes nos de óxidos de silício e de zircónio por pulverização catódica assistida por magnetrão, foram estudadas através de medidas de características corrente tensão (I V ) e espectroscopia de impedância (IS). Nas estruturas com SiOx, as características I V exibem RS com aspecto bipolar, com razões entre a resistência no estado de alta resistência (HRS) e no estado de baixa resistência (LRS) superiores a 100, para uma tensão de 1 V. O RS observado é sensível à exposição do elétrodo de Au à atmosfera, condição que promove o RS. A tensão necessária para induzir a transição do estado HRS para o estado LRS aumenta com a diminuição do tempo em que é aplicada. A diminuição da temperatura provoca uma diminuição da resist ência no estado LRS e um aumento da mesma no estado HRS, sendo este último descrito pela ativação térmica de portadores de carga, com energias de ativação de 0,46 e 4,3 meV na região de 6 a 130 K. A dependência fraca da resistência com a área dos elétrodos de Au e a invariância da capacidade da estrutura de estado para estado sugerem que o mecanismo responsável pelo RS é de carácter lamentar. Dada a importância do oxigénio, a criação e disrupção dos lamentos deve envolver reações de oxidação e redução. As estruturas com ZrO2 também exibem RS com aspecto bipolar, com uma razão de cerca de 100 entre a resistência no estado HRS e LRS, a 1 V. No entanto, a exposição à atmosfera tem um efeito contrário ao observado com o SiOx, já que faz diminuir consideravelmente a razão entre estas resistências. A obtenção de uma razão maior com a utilização de medições pulsadas evidencia a existência de processos concorrenciais no RS. Os espectros de imped ância mostram um comportamento semelhante às estruturas com SiOx, embora se veri que uma maior dependência com a área dos elétrodos, o que inviabiliza um modelo baseado na criação e disrupção de um lamento único. A adição de uma camada de óxido de germânio (GeOx) entre o elétrodo de Au e o lme de ZrO2 melhora a repetibilidade das características I V .
Autores principais:	Rosário, Carlos Miguel Marques do
Assunto:	Engenharia física Filmes finos Comutação (electricidade) Memristors
Ano:	2014
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Aveiro
Idioma:	português
Origem:	RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro

Descrição
Resumo:	As memórias ReRAM, acrónimo de resistive (switching) random access me-mories, apresentam-se como candidatas a liderar a nova geração de memórias não voláteis e baseiam-se na comutação elétrica da resistência de um material, fenómeno conhecido por resistive switching (RS). A investigação do RS em estruturas que incorporam materiais compatíveis com a tecnologia CMOS, atualmente a tecnologia dominante na fabricação de circuitos integrados, como o óxido de silício ou o óxido de zircónio, poderá facilitar uma futura introdução no mercado de dispositivos baseados neste fenómeno. Nesta dissertação, estruturas Au/óxido/TiN, obtidas pela deposição de lmes nos de óxidos de silício e de zircónio por pulverização catódica assistida por magnetrão, foram estudadas através de medidas de características corrente tensão (I V ) e espectroscopia de impedância (IS). Nas estruturas com SiOx, as características I V exibem RS com aspecto bipolar, com razões entre a resistência no estado de alta resistência (HRS) e no estado de baixa resistência (LRS) superiores a 100, para uma tensão de 1 V. O RS observado é sensível à exposição do elétrodo de Au à atmosfera, condição que promove o RS. A tensão necessária para induzir a transição do estado HRS para o estado LRS aumenta com a diminuição do tempo em que é aplicada. A diminuição da temperatura provoca uma diminuição da resist ência no estado LRS e um aumento da mesma no estado HRS, sendo este último descrito pela ativação térmica de portadores de carga, com energias de ativação de 0,46 e 4,3 meV na região de 6 a 130 K. A dependência fraca da resistência com a área dos elétrodos de Au e a invariância da capacidade da estrutura de estado para estado sugerem que o mecanismo responsável pelo RS é de carácter lamentar. Dada a importância do oxigénio, a criação e disrupção dos lamentos deve envolver reações de oxidação e redução. As estruturas com ZrO2 também exibem RS com aspecto bipolar, com uma razão de cerca de 100 entre a resistência no estado HRS e LRS, a 1 V. No entanto, a exposição à atmosfera tem um efeito contrário ao observado com o SiOx, já que faz diminuir consideravelmente a razão entre estas resistências. A obtenção de uma razão maior com a utilização de medições pulsadas evidencia a existência de processos concorrenciais no RS. Os espectros de imped ância mostram um comportamento semelhante às estruturas com SiOx, embora se veri que uma maior dependência com a área dos elétrodos, o que inviabiliza um modelo baseado na criação e disrupção de um lamento único. A adição de uma camada de óxido de germânio (GeOx) entre o elétrodo de Au e o lme de ZrO2 melhora a repetibilidade das características I V .