Apresentado aqui é um protocolo para analisar alterações nanoestruturais durante o viés in situ com a microscopia eletrônica de transmissão (TEM) para uma estrutura metal-isolador-metal empilhada. Possui aplicações significativas na troca de barras resistivas para a próxima geração de circuitos lógicos programáveis e hardware neuromimicing, para revelar seus mecanismos de operação subjacentes e aplicabilidade prática.
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Artigo de método
In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication ofAssimetric Crossbars Based on Mix-Phased a-VOx
* These authors contributed equally
Neste artigo
Resumo
Resumo
A arquitetura da trave de comutação resistiva é altamente desejada no campo das memórias digitais devido a benefícios de baixo custo e alta densidade. Diferentes materiais mostram variabilidade nas propriedades de comutação resistiva devido à natureza intrínseca do material utilizado, levando a discrepâncias no campo devido aos mecanismos de operação subjacentes. Isso destaca a necessidade de uma técnica confiável para entender mecanismos usando observações nanoestruturais. Este protocolo explica um processo detalhado e metodologia da análise nanoestrutural in situ como resultado do viés elétrico utilizando microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Ele fornece evidências visuais e confiáveis de mudanças nanoestruturais subjacentes em operações de memória em tempo real. Também está incluída a metodologia de fabricação e caracterizações elétricas para estruturas assimétricas da trave incorporando óxido de vanádio amorfo. O protocolo explicado aqui para filmes de óxido de vanádio pode ser facilmente estendido a qualquer outro material em uma estrutura sanduíche de metal-dielétrico. Prevê-se que as traves de comutação resistiva sirvam à lógica programável e circuitos neuromórficos para dispositivos de memória de próxima geração, dada a compreensão dos mecanismos de operação. Este protocolo revela o mecanismo de comutação de forma confiável, oportuna e econômica em qualquer tipo de materiais de comutação resistiva e, assim, prevê a aplicabilidade do dispositivo.
Introdução
As memórias de óxido de mudança de resistência são cada vez mais usadas como bloco de construção para novas arquiteturas de memória e lógica devido à sua velocidade de comutação compatível, estrutura celular menor e a capacidade de ser projetada em matrizes de trave tridimensionais de alta capacidade (3D)1. Até o momento, vários tipos de comutação foram relatados para dispositivos de comutação resistiva2,3. Os comportamentos comuns de comutação de óxidos metálicos são unipolar, bipolar, comutação resistiva complementar e comutação de limiar volátil. Somando-se à complexidade, a célula ú....
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Protocolo
1. Processo de fabricação e caracterização elétrica
- Use a fotolitografia de reversão de imagem padrão9 para o eletrodo inferior padrão (camada 1 DO BE) com fotoresist dos dispositivos usando os seguintes parâmetros:
- Gire o fotoresist a 3.000 rpm, leve-o a 90 °C para 60 s, exponha com 25 mJ/cm2 com um laser de 405 nm, asse a 120 °C para 120 s, realize exposição de inundação com 21 mW/cm2 e um laser de 400 nm, desenvolva usando desenvolvedor e enxágue com água desionizada.
- Deposite 5 nm de titânio (Ti) para adesão e 15 nm de platina (Pt) no topo com um sistema evaporador de feixe de e....
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Resultados
Os resultados obtidos utilizando este protocolo para osdispositivos a-VOx cross-point são explicados na Figura 8. A Figura 8A mostra o micrografo TEM da lamella intacta. Aqui os padrões de difração (inset) indicam a natureza amorfa do filme de óxido. Para as medições in situ TEM, foram aplicadas tensões controladas a partir de 25 mV a 8 V em etapas de 20 mV com o eletrodo inferior (BE) positivamente tendencioso e eletrodo superior (T.......
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Discussão
Este artigo explica o protocolo para viés in situ com microscopia eletrônica de transmissão, incluindo o processo de fabricação do dispositivo, design de barra de grade para montagem de chip tendencioso, preparação e montagem de lamella no chip de viés, e TEM com viés in situ.
Explica-se a metodologia de fabricação de dispositivos de ponto cruzado, que podem ser facilmente dimensionados até estruturas de traves. O revestimento ti de óxido de vanádio é essencial para incorporar óxido vanádio am.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Este trabalho foi realizado em parte no Micro Nano Research Facility da RMIT University no Nó Vitoriano da Instalação Nacional australiana de Fabricação (ANFF). Os autores reconhecem as instalações e a assistência científica e técnica da Microscopia da Universidade RMIT, Microanálise Facility, um laboratório vinculado da Microscopia Austrália. O apoio de bolsas do programa Australian Postgraduate Award (APA)/Research Training Program (RTP) do governo australiano é reconhecido. Agradecemos ao Professor Madhu Bhaskaran, ao Professor Associado Sumeet Walia, ao Dr. Matthew Field e ao Sr. Brenton Cook por suas orientações e discussões úteis.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Sistema de processamento de resistência | EV grupo | EVG 101 | |
| Acetona | Chem-Supply | AA008 | |
| Chip de polarização - E-chip | Protochips | E-FEF01-A4 | |
| Desenvolvedor | MMRC | AZ 400K | |
| Evaporador de feixe de elétrons - PVD 75 | Kurt J Leskar | PRO Line - Sistema de | |
| Thermo Fisher - Sistema | Scios DualBeamTM | ||
| Placas quentes | Brewer Science Inc. | 1300X | |
| Magnetron Sputterer | Kurt J Leskar | PRO Linha | |
| Máscara alinhador | Karl Suss | MA6 | |
| Alinhador sem máscara | Heildberg instrumentos | MLA150 | |
| Metanol | Fisher scientific | M / 4056 | |
| Phototresist | MMRC | AZ 5412E | |
| Fonte de Pt para evaporador | de feixe eletrônicoUnicore | ||
| O suporte Fusion E-chip | Protochips | Fusion 350 | |
| Ti fonte para evaporador e-beam | Microscópio | ||
| JEOL | JEM 2100F |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
