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Motivación: Memorias No Volátiles.

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Motivación: Memorias No Volátiles.

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  1. Motivación: Memorias No Volátiles.

  2. Esquema de Trabajo tiempo de trabajo Preparación de Materiales Caracterización Modelado Microfabricación

  3. Esquema de Trabajo tiempo de trabajo Muestras Bulk (CNEA) AGL, PL Preparación de Materiales Elección de los electrodos Eléctrica Caracterización por Pulsos Eléctricos Caracterización Conceptos de RS (MJS, MJR) Modelado Modelo de movimiento de vacancias aumentada por campo eléctrico Microfabricación

  4. V I Diferentes mediciones de R

  5. V I Diferentes mediciones de R

  6. Memorias Multi - Nivel • Existe una diferencia de un orden de magnitud entre los valores asociados al contacto D y al A.

  7. Memorias Multi - Nivel • Existe una diferencia de un orden de magnitud entre los valores asociados al contacto D y al A.

  8. Memorias Multi - Nivel • Existe una diferencia de un orden de magnitud entre los valores asociados al contacto D y al A.

  9. Memorias Multi - Nivel • Existe una diferencia de un orden de magnitud entre los valores asociados al contacto D y al A.

  10. Resistividad depende Oxígeno. • Mn-O-Mn. • Unidimensional • 3 regiones Aproximación Teórico - Experimental Modelo !

  11. metal Oxide Interface BULK R high R low Perfiles de Vacancias Bajo E Alto E

  12. Diferentes estados iniciales. • Estados intermedios. • V positivos, el umbral se modifica. • V negativos, el umbral es el mismo. • Excelente acuerdo entre experimentos y simulaciones. • El campo eléctrico controla la conmutación. Variaciones del Umbral

  13. Acumulación

  14. Publications 1) “Hysteresis Switching Loops in Ag - Manganite memristive interfaces” N. Ghenzi, M. J. Sanchez, F. Gomez-Marlasca, P. Levy and M. J. Rozenberg. J. Appl. Phys. 107, 093719 (2010). 2) “Understanding forming in bipolar resistive switching oxides” F. Gomez-Marlasca, N. Ghenzi, M. J. Rozenberg and P. Levy. Appl. Phys. Lett. 98, 042901 (2011). 3) “Asymmetric pulsing for reliable operation of titanium/manganite memristors” F. Gomez-Marlasca, N. Ghenzi, P. Stoliar, M. J. Sánchez, M. J. Rozenberg, G.Leyva and P. Levy. Appl. Phys. Lett. 98, 123502 (2011). 4) “Resistive Switching In Ag-TiO2 Contacts”. N. Ghenzi, F. Gomez Marlasca, P. Stoliar and P. Levy. PhysicaB(2012), doi:10.1016/j.physb.2011.12.034. 5) “Optimization of resistive switching performance ….”. N. Ghenzi , María José Sánchez , M. J. Rozenberg , F.G. Marlasca, P. Stoliar,D. Rubi and P. Levy J. Appl. Phys. 111, 084512 (2012) 6) “Electron transport mechanisms in metal-manganite memristive interfaces”. F. Gomez-Marlasca, N. Ghenzi, A. G. Leyva, C. Albornoz, ….. Submitted to Journal of Applied Physics (2012). 7) “Discrete-time feedback-loop to set the state of memristive devices”. P.Stoliar, P.Levy, M.Rozenberg, M.J.Sánchez, F.G.Marlasca and N.Ghenzi. Submitted to Advanced Functional Materials (2012).

  15. Congresos • 1) School "Experimental Techniques Using Synchrotron Light" • CITEDEF (ex-CITEFA), Villa Martelli (22 to June 26, 2009). • 2) 94ª National Meeting of Physics (Physics Association of Argentina) • Buenos Aires, Argentina (14 to September 19, 2009). • 3) Argentine School of Microelectronics, Technology and Applications • CAB, Bariloche, Argentina (22 to September 26, 2009). • 4) Conference "Solid '09“ • Valparaiso, Chile (11 to November 13, 2009). • 5) School of Thin Films and Nanostructures. • CAC, Buenos Aires, Argentina (22 to 26 February 2010). • 6) X Meeting CNEA "Nanostructured Surfaces and Materials 2010" • CAB, Bariloche, Rio Negro, Argentina (11 to May 14, 2010). • 7) 95ª National Meeting of Physics (Physics Association of Argentina) • Buenos Aires, Argentina (15 to September 21, 2010). • 8) Argentina School of Microelectronics, Technology and Applications • Universidad de la Republica, Montevideo, Uruguay (1 to October 6, 2010). • 9) XI Meeting CNEA "Nanostructured Surfaces and Materials 2011". • CAC, Buenos Aires, Argentina (15 to May 18, 2011). • 10) Conference "Solid '11" • Tucuman, Argentinae (8 to November 11, 2011).

  16. Esquema de Trabajo tiempo de trabajo Muestras Bulk (CNEA) AGL, PL TiO2 Dip Coating (Química Cnea) MCF Preparación de Materiales Elección de los electrodos Tamaños caracteristicos Temperatura Tiempos Caracteristicos Eléctrica Microscopía Caracterización por Pulsos Eléctricos Topografia AFM Caracterización Conductivo AFM Perfilómetria SEM Conceptos de RS (MJS, MJR) Modelado Modelo de movimiento de vacancias aumentada por campo eléctrico Microfabricación

  17. Esquema de Trabajo tiempo de trabajo Muestras Bulk (CNEA) AGL, PL TiO2 Dip Coating (Química Cnea) MCF TiO2 Sputtering (INTI, CNEA) LF, AF Preparación de Materiales Elección de los electrodos Tamaños caracteristicos Temperatura Tiempos Caracteristicos Eléctrica Microscopía Caracterización por Pulsos Eléctricos Topografia AFM Caracterización Conductivo AFM Perfilómetria SEM Conceptos de RS (MJS, MJR) Modelado Modelo de movimiento de vacancias aumentada por campo eléctrico Fabricación de Micro Dispositivos Microfabricación Testeo de RS Caracterización de parámetros

  18. Gracias por su atención Esquema de Trabajo tiempo de trabajo Muestras Bulk (CNEA) AGL, PL TiO2 Dip Coating (Química Cnea) MCF TiO2 Sputtering (INTI, CNEA) LF, AF Preparación de Materiales Elección de los electrodos Tamaños caracteristicos Temperatura Tiempos Caracteristicos Defectos Inducidos Eléctrica Microscopía Irradiación Caracterización por Pulsos Eléctricos Topografia AFM Gamma Cell Caracterización Conductivo AFM Tandar uniforme Perfilómetria Microhaz oxígeno SEM Conceptos de RS (MJS, MJR) Modelado multiescala (SJ) Modelado Modelo de movimiento de vacancias aumentada por campo eléctrico Simulaciones de Dinámica Molecular y Elementos Finitos Fabricación de Micro Dispositivos Microfabricación Testeo de RS Caracterización de parámetros Sistemática con varios dieléctricos y tipos de electrodos

  19. Resistive Switching: Simulaciones • Los perfiles de campo eléctrico son similares en los dos casos. • Los perfiles de las densidades de vacancias tienen valores mayores que en los casos 1 y 2 en concordancia con un mayor valor de R. • Diferencia entre los perfiles de densidades de vacancias entre HR y LR • El campo eléctrico en la interfaz izquierda en el panel 1 casi duplica el valor de aquél en el panel 2. • Eth~ 22-27 u.a en ambas transiciones L a H. • Los perfiles de las densidades de vacancias saturan en el umbral. • El campo eléctrico local en la interfaz derecha muestra importante variaciones relativas en comparación con la interfaz izquierda. • El campo eléctrico en la interfaz izquierda en el panel 1 casi duplica el valor de aquél en el panel 2.

  20. Dependencia con Corriente de Complianza

  21. Slide apoyo 1

  22. Temperatura – Fase de Magnelli

  23. Slide apoyo 2

  24. Slide apoyo 3

  25. Slide apoyo 4

  26. Slide apoyo 5

  27. Slide apoyo 6 Improved Endurance of Resistive Switching TiO2 Thin Film by Hourglass Shaped Magnelli Filaments

  28. Slide apoyo 7

  29. Slide apoyo 8

  30. Slide apoyo 8 Bis

  31. URS Slide apoyo 9

  32. BRS Slide apoyo 10

  33. Conmutación Bipolar

  34. Conmutación Bipolar

  35. Conmutación Bipolar

  36. Lift Off 20 um 20 um

  37. Slides de apoyo varios

  38. URS

  39. Estado del Arte en RS • Resistive switching (RS) aparece tanto en sistemas de óxidos binarios (TiO2, NiO,...) como con sistemas de muchos más componentes (LPCMO, YBCO, ...). • Estructuras propuestas y con pruebas de concepto demuestran potencialidad como memorias y para una generación radicalmente nueva de componentes electrónicos. • Dos tipos de comportamiento se observan dependiendo del material; unipolar y bipolar. Alguna correlación con óxidos binarios y ternarios. TiO2 y NiO especiales • No hay un consenso sobre la fisica involucrada: • Origen de la polaridad y relación a los materiales. • Resistencia de interfaces vs filamentaria. • Mecanismos: • Defectos inducidos térmicamente ? • Inyección de portadores calientes ? • Migración iónica ? • Por que se requiere un proceso de “formación electrica”?

  40. OBJETIVO Lograr memorias avanzadas más alla del estado del arte: Entender la Física del RS Mecanismos: Termicamente inducidos, InyecciónElectrones /trapping, Electromigración Cation-Anion Correlación Polaridad - Mecanismo Correlación Material – Polaridad (Uni-, Bi- polar) RS interfaz (IRS) (prop área) Filamentario RS (FRS) (ind área) Química de Defectos, Tensión, Relación con rompìmiento dieléctrico en oxidos del gate en dispositivos SC Correlation IRS, FRS & Unip, Bip Estrategias hacia EFRS (ver los siguientes slides) RESULTADOS Explorar y determinar materiales para la respuesta óptima en la respuesta de los dispositivos.  Explorar y explotar cambios que ocurren concominantemente con el switching electronico. Por ejemplo: respuesta óptica, magnética, térmica, ...  Explorar movimiento ionico e ingeniería de defectos en la nanoescala como una nueva metodología hacia ingeniería de dispositivos.

  41. Luz UV Sputtering Aja ATC orion Litografía EVG 620