Aquí se presenta un protocolo para analizar los cambios nanoestructurales durante el sesgo in situ con microscopía electrónica de transmisión (TEM) para una estructura apilada de metal-aislante-metal. Tiene aplicaciones significativas en travesaños de conmutación resistiva para la próxima generación de circuitos lógicos programables y hardware de neuromimicking, para revelar sus mecanismos de operación subyacentes y aplicabilidad práctica.
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Artículo de método
Microscopía electrónica de transmisión in situ con sesgo y fabricación de travesaños asimétricos basados en fase mixta a-VOx
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En este artículo
Resumen
Resumen
La arquitectura del travesaño de conmutación resistiva es muy deseada en el campo de las memorias digitales debido a los beneficios de bajo costo y alta densidad. Diferentes materiales muestran variabilidad en las propiedades de conmutación resistiva debido a la naturaleza intrínsica del material utilizado, lo que conduce a discrepancias en el campo debido a los mecanismos de operación subyacentes. Esto pone de relieve la necesidad de una técnica fiable para entender los mecanismos utilizando observaciones nanoestructurales. Este protocolo explica un proceso detallado y una metodología de análisis nanoestructural in situ como resultado del sesgo eléctrico mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM). Proporciona evidencia visual y fiable de los cambios nanoestructurales subyacentes en las operaciones de memoria en tiempo real. También se incluye la metodología de fabricación y caracterizaciones eléctricas para estructuras asimétricas de travesaños que incorporan óxido de vanadio amorfo. El protocolo explicado aquí para las películas de óxido de vanadio se puede extender fácilmente a cualquier otro material en una estructura emparedada de metal-dieléctrico-metal. Se predice que las barras transversales de conmutación resistiva sirven a la lógica programable y a los circuitos neuromórficos para dispositivos de memoria de próxima generación, dada la comprensión de los mecanismos de operación. Este protocolo revela el mecanismo de conmutación de una manera fiable, oportuna y rentable en cualquier tipo de materiales de conmutación resistiva, y por lo tanto predice la aplicabilidad del dispositivo.
Introducción
Las memorias de óxido de cambio de resistencia se utilizan cada vez más como el bloque de construcción para arquitecturas lógicas y de memoria novedosas debido a su velocidad de conmutación compatible, estructura celular más pequeña y la capacidad de diseñarse en matrices de travesaños tridimensionales (3D) de alta capacidad1. Hasta la fecha, se han notificado varios tipos de conmutación para dispositivos de conmutación resistivas2,3. Los comportamientos de conmutación comunes para los óxidos metálicos son unidipolar, bipolar, conmutación resistiva complementaria y conmutación de umbral....
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Protocolo
1. Proceso de fabricación y caracterización eléctrica
- Utilice la fotolitografía de inversión de imagen estándar9 para modelar el electrodo inferior (capa BE 1) con fotorresist de los dispositivos utilizando los siguientes parámetros:
- Cubre el fotorresist con 3.000 rpm, hornea suavemente a 90 °C durante 60 s, expone con 25 mJ/cm2 con un láser de 405 nm, hornea a 120 °C durante 120 s, realiza una exposición a inundaciones con 21 mW/cm2 y un láser de 400 nm, se desarrolla con desarrollador y enjuaga con agua desionizada.
- Deposite 5 nm de titanio (Ti) para la adhesión y 15 nm de platino....
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Resultados
Los resultados obtenidos mediante este protocolo para losdispositivos de punto cruzado -VOx se explican en la Figura 8. La Figura 8A muestra el micrografo TEM de la lamella intacta. Aquí los patrones de difracción (inserto) indican la naturaleza amorfa de la película de óxido. Para las mediciones in situ de TEM, se aplicaron voltajes controlados a partir de 25 mV a 8 V en pasos de 20 mV con el electrodo inferior (BE) positivamente se.......
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Discusión
Este documento explica el protocolo para el sesgo in situ con microscopía electrónica de transmisión, incluyendo el proceso de fabricación para el dispositivo, el diseño de la barra de rejilla para el montaje de virutas sesgado, la preparación de la lamella y el montaje en el chip de sesgo, y TEM con sesgo in situ.
Se explica la metodología de fabricación de dispositivos de puntos cruzados, que se pueden escalar fácilmente a estructuras de barra transversal. El límite de óxido de vanadio es es.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo se realizó en parte en el Micro Nano Research Facility de la Universidad RMIT en el Nodo Victoriano del Australian National Fabrication Facility (ANFF). Los autores reconocen las instalaciones, y la asistencia científica y técnica de la Microscopía de la Universidad RMIT, Microanálisis Facility, un laboratorio vinculado de la Microscopía de Australia. Se reconoce el apoyo de becas del programa del Australian Postgraduate Award (APA)/Research Training Program (RTP) del gobierno australiano. Agradecemos al Profesor Madhu Bhaskaran, al Profesor Asociado Sumeet Walia, al Dr. Matthew Field y al Sr. Brenton Cook por su orientación y sus útiles debates.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Sistema de procesamiento de resistencia | EV group | EVG 101 | |
| Acetona | Chem-Supply | AA008 | |
| Chip de polarización - E-chip | Protochips | E-FEF01-A4 | |
| Revelador | MMRC | AZ 400K | |
| Evaporador de haz de electrones - PVD 75 | Kurt J Leskar | PRO Line - eKLipse | |
| Sistema | de haz de iones focalizadoThermo Fisher - FEI | Scios DualBeamTM sistema | |
| Placas calefactoras | Brewer Science Inc. | 1300X | |
| Magnetrón Pulverizador | Pulverizador Kurt J Leskar | PRO | |
| Line Alineador de mascarillas | Karl Suss | MA6 | |
| Alineador sin mascarilla | Heildberg instruments | MLA150 | |
| Metanol | Fisher scientific | M/4056 | |
| Fototrésico | MMRC | AZ 5412E | |
| Fuente Pt para evaporador | de haz de electronesUnicore | ||
| El soporte del chip E Fusion | Protochips Fuente | Fusion 350 | |
| Ti para evaporador de haz de electrones | Unicore | ||
| Microscopio electrónico de transmisión | JEOL | JEM 2100F |
Referencias
- Kozma, R., Pino, R. E., Pazienza, G. E. Advances in Neuromorphic Memristor Science and Applications. Kozma, R., Pino, R. E., Pazienza, G. E. , Springer. Netherlands. 9-14 (2012).
- Pan, F., Gao, S., Chen, C., Song, C., Zeng, F. Recent progress in ....
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Reimpresiones y permisos
