सीटू ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में मिश्रित-चरणबद्ध ए-वीओएक्स के आधार पर असममित क्रॉसबार के पूर्वाग्रह और निर्माण के साथ
Summary
यहां प्रस्तुत एक खड़ी धातु-इंसुलेटर-धातु संरचना के लिए ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (TEM) के साथ सीटू पक्षपातपूर्ण में नैनोस्ट्रक्चर परिवर्तनों का विश्लेषण करने के लिए एक प्रोटोकॉल है। इसमें प्रोग्रामेबल लॉजिक सर्किट और न्यूरोमिमिकिंग हार्डवेयर की अगली पीढ़ी के लिए प्रतिरोधी स्विचिंग क्रॉसबार में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं, ताकि उनके अंतर्निहित ऑपरेशन तंत्र और व्यावहारिक प्रयोज्यता को प्रकट किया जा सके।
Abstract
कम लागत और उच्च घनत्व लाभों के कारण डिजिटल यादों के क्षेत्र में प्रतिरोधी स्विचिंग क्रॉसबार आर्किटेक्चर अत्यधिक वांछित है। विभिन्न सामग्री उपयोग की जाने वाली सामग्री की आंतरिक प्रकृति के कारण प्रतिरोधी स्विचिंग गुणों में परिवर्तनशीलता दिखाती है, जिससे अंतर्निहित ऑपरेशन तंत्र के कारण क्षेत्र में विसंगतियां होती हैं। यह नैनोस्ट्रक्चरल टिप्पणियों का उपयोग करके तंत्र को समझने के लिए एक विश्वसनीय तकनीक की आवश्यकता पर प्रकाश डालता है। यह प्रोटोकॉल ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (TEM) का उपयोग करके विद्युत पूर्वाग्रह के परिणामस्वरूप सीटू नैनोस्ट्रक्चरल विश्लेषण में एक विस्तृत प्रक्रिया और पद्धति को बताता है। यह वास्तविक समय स्मृति संचालन में अंतर्निहित नैनोस्ट्रक्चरल परिवर्तनों के दृश्य और विश्वसनीय सबूत प्रदान करता है। इसके अलावा असंगत वैनाडियम ऑक्साइड को शामिल करते हुए असममित क्रॉसबार संरचनाओं के लिए निर्माण और विद्युत लक्षणों की पद्धति शामिल है। वैनेडियम ऑक्साइड फिल्मों के लिए यहां समझाया गया प्रोटोकॉल धातु-डाइइलेक्ट्रिक-मेटल सैंडविच संरचना में किसी भी अन्य सामग्री तक आसानी से बढ़ाया जा सकता है। प्रतिरोधी स्विचिंग क्रॉसबार ऑपरेशन तंत्र की समझ को देखते हुए अगली पीढ़ी के मेमोरी उपकरणों के लिए प्रोग्रामेबल लॉजिक और न्यूरोमॉर्फिक सर्किट की सेवा करने की भविष्यवाणी की जाती है। यह प्रोटोकॉल किसी भी प्रकार की प्रतिरोधी स्विचिंग सामग्री में विश्वसनीय, समय पर और लागत प्रभावी तरीके से स्विचिंग तंत्र का पता चलता है, और इस तरह डिवाइस की प्रयोज्यता की भविष्यवाणी करता है।
Introduction
प्रतिरोध परिवर्तन ऑक्साइड यादों को तेजी से उपन्यास स्मृति और तर्क आर्किटेक्चर के लिए बिल्डिंग ब्लॉक के रूप में उनकी संगत स्विचिंग गति, छोटे सेल संरचना, और उच्च क्षमता त्रि-आयामी (3 डी) क्रॉसबार सरणी1में डिजाइन करने की क्षमता के कारण उपयोग किया जाता है। आज तक, प्रतिरोधी स्विचिंग उपकरणों2,3के लिए कई स्विचिंग प्रकारों की सूचना दी गई है। धातु ऑक्साइड के लिए सामान्य स्विचिंग व्यवहार एकध्रुवीय, द्विध्रुवी, पूरक प्रतिरोधी स्विचिंग और अस्थिर सीमा स्विचिंग हैं। जटिलता को जोड़ते हुए, एकल कोशिका को बहुआयामी प्रतिरोधी स्विचिंग प्रदर्शन के साथ -साथ4,5,6दिखाने की सूचना दी गई है।
इस परिवर्तनशीलता का मतलब है कि नैनोस्ट्रक्चरल जांच के लिए विभिन्न स्मृति व्यवहार और इसी स्विचिंग तंत्र की उत्पत्ति को समझने के लिए स्पष्ट रूप से परिभाषित शर्त-व्यावहारिक उपयोगिता के लिए निर्भर स्विचन विकसित करने की जरूरत है । स्विचिंग तंत्र को समझने के लिए आमतौर पर रिपोर्ट की गई तकनीक एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस)7,8,नैनोस्केल सेकेंडरी आयन मास स्पेक्ट्रोस्कोपी (नैनो-सिम्स)6,गैर-अविनाशी फोटोल्यूमिनेसेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी (पीएल)8,विभिन्न आकार के विद्युत लक्षण वर्णन और उपकरणों के कार्यात्मक ऑक्साइड की मोटाई के साथ गहराई प्रोफाइलिंग हैं, नैनोइंडेंटेशन7,ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टेम), एनर्जी-स्पर्सिव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएक्स), और इलेक्ट्रॉन एनर्जी लॉस स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईएलएस) एक टेम चैंबर6, 8में क्रॉस-सेक्शनल लैमेला पर । उपरोक्त सभी तकनीकों ने स्विचिंग तंत्र के बारे में संतोषजनक अंतर्दृष्टि प्रदान की है। हालांकि, अधिकांश तकनीकों में, पूर्ण स्विचिंग व्यवहार को समझने के लिए प्राचीन, इलेक्ट्रोफॉर्म, सेट और रीसेट उपकरणों सहित विश्लेषण के लिए एक से अधिक नमूना की आवश्यकता होती है। यह प्रयोगात्मक जटिलता को बढ़ाता है और समय लेने वाला है। इसके अतिरिक्त, विफलता दर अधिक हैं, क्योंकि एक डिवाइस में एक सबनानोस्केल फिलामेंट का पता लगाना आकार में कुछ माइक्रोन मुश्किल है। इसलिए, ऑपरेशन तंत्र को समझने के लिए नैनोस्ट्रक्चरल लक्षणों में सीटू प्रयोग महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि वे वास्तविक समय के प्रयोगों में सबूत प्रदान करते हैं।
प्रस्तुत धातु के लिए विद्युत पूर्वाग्रह के साथ सीटू TEM में आयोजित करने के लिए एक प्रोटोकॉल-इंसुलेटर-धातु (एमआईएम) असममित प्रतिरोधी स्विचिंग क्रॉस-पॉइंट उपकरणों के ढेर है । इस प्रोटोकॉल का प्राथमिक लक्ष्य फोकस आयन बीम (एफआईबी) का उपयोग करके और TEM और विद्युत पूर्वाग्रह के लिए सीटू प्रयोगात्मक सेटअप का उपयोग करके लैमेला तैयारी के लिए एक विस्तृत कार्यप्रणाली प्रदान करना है। इस प्रक्रिया को मिश्रित-चरणबद्ध असंगत वैनाडियम ऑक्साइड(ए-वीओएक्स)4पर आधारित असममित क्रॉस-पॉइंट उपकरणों के प्रतिनिधि अध्ययन का उपयोग करके समझाया गया है। इसके अलावा प्रस्तुत एक-वीओएक्सको शामिल करते हुए क्रॉस-पॉइंट उपकरणों की निर्माण प्रक्रिया है, जिसे मानक माइक्रो-नैनो निर्माण प्रक्रियाओं का उपयोग करके क्रॉसबार तक आसानी से बढ़ाया जा सकता है। यह निर्माण प्रक्रिया महत्वपूर्ण है क्योंकि यह क्रॉसबार ए-वीओएक्स में शामिल है जो पानी में घुल जाता है।
इस प्रोटोकॉल का लाभ यह है कि केवल एक लामेला के साथ, अन्य तकनीकों के विपरीत, TEM में नैनोस्ट्रक्चरल परिवर्तन देखे जा सकते हैं, जहां न्यूनतम तीन उपकरणों या लैमेले की आवश्यकता होती है। यह प्रक्रिया को काफी सरल बनाता है और वास्तविक समय के संचालन में नैनोस्ट्रक्चरल परिवर्तनों के विश्वसनीय दृश्य साक्ष्य प्रदान करते समय समय, लागत और प्रयास को कम करता है। इसके अतिरिक्त, यह मानक सूक्ष्म नैनो निर्माण प्रक्रियाओं, माइक्रोस्कोपी तकनीकों, और अभिनव तरीकों से अपनी नवीनता स्थापित करने और अनुसंधान अंतराल को संबोधित करने के लिए उपकरणों के साथ बनाया गया है ।
एक-वीओएक्स-आधारितक्रॉस-पॉइंट उपकरणों के लिए यहां वर्णित प्रतिनिधि अध्ययन में, सीटू टेम प्रोटोकॉल में4स्विचिंग और अस्थिर सीमा के पीछे स्विचिंग तंत्र को समझने में मदद करता है। सीटू पक्षपातपूर्ण मेंएक-वीओएक्स में नैनोस्ट्रक्चरल परिवर्तनों को देखने के लिए विकसित प्रक्रिया और पद्धति को आसानी से सीटू तापमान में बढ़ाया जा सकता है, और सीटू तापमान में और एक साथ पूर्वाग्रह में, केवल लामेला बढ़ते चिप को बदलकर, और धातु-इंसुलेटर-धातु सैंडविच संरचना में कार्यात्मक सामग्री की दो या अधिक परतों सहित किसी अन्य सामग्री के लिए। यह अंतर्निहित ऑपरेशन तंत्र को प्रकट करने और विद्युत या थर्मल विशेषताओं की व्याख्या करने में मदद करता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
यह पेपर डिवाइस के लिए निर्माण प्रक्रिया सहित ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के साथ सीटू पूर्वाग्रह में प्रोटोकॉल के बारे में बताता है, चिप बढ़ते, लामेला तैयारी और पूर्वाग्रह पर बढ़ते हुए, और सी?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम ऑस्ट्रेलियाई राष्ट्रीय निर्माण सुविधा (ANFF) के विक्टोरियन नोड में आरएमआईटी विश्वविद्यालय में माइक्रो नैनो रिसर्च फैसिलिटी में भाग में किया गया था । लेखक सुविधाओं को स्वीकार करते हैं, और आरएमआईटी विश्वविद्यालय की माइक्रोस्कोपी, माइक्रोएनालिसिस सुविधा, माइक्रोस्कोपी ऑस्ट्रेलिया की एक लिंक्ड प्रयोगशाला की वैज्ञानिक और तकनीकी सहायता । ऑस्ट्रेलियाई सरकार की ऑस्ट्रेलियाई स्नातकोत्तर पुरस्कार (एपीए)/अनुसंधान प्रशिक्षण कार्यक्रम (आरटीपी) योजना से छात्रवृत्ति सहायता स्वीकार की जाती है । हम प्रोफेसर मधु भास्करन, एसोसिएट प्रोफेसर सुमीत वालिया, डॉ मैथ्यू फील्ड और श्री ब्रेंटन कुक को उनके मार्गदर्शन और सहायक चर्चाओं के लिए धन्यवाद देते हैं ।
Materials
| Resist processing system | EV group | EVG 101 | |
| Acetone | Chem-Supply | AA008 | |
| Biasing Chip – E-chip | Protochips | E-FEF01-A4 | |
| Developer | MMRC | AZ 400K | |
| Electron beam evaporator – PVD 75 | Kurt J Leskar | PRO Line – eKLipse | |
| Focused Ion beam system | Thermo Fisher – FEI | Scios DualBeamTM system | |
| Hot plates | Brewer Science Inc. | 1300X | |
| Magnetron Sputterer | Kurt J Leskar | PRO Line | |
| Mask aligner | Karl Suss | MA6 | |
| Maskless Aligner | Heildberg instruments | MLA150 | |
| Methanol | Fisher scientific | M/4056 | |
| Phototresist | MMRC | AZ 5412E | |
| Pt source for e-beam evaporator | Unicore | ||
| The Fusion E-chip holder | Protochips | Fusion 350 | |
| Ti source for e-beam evaporator | Unicore | ||
| Transmission Electron Microscope | JEOL | JEM 2100F |
References
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