Summary
Præsenteret her er en protokol til analyse af nanostrukturelle ændringer under in situ biasing med transmission elektronmikroskopi (TEM) for en stablet metal-isolator-metal struktur. Det har betydelige anvendelser i resistive skifte overliggere for den næste generation af programmerbare logik kredsløb og neuromimicking hardware, til at afsløre deres underliggende drift mekanismer og praktisk anvendelighed.
Abstract
Resistive skifte crossbar arkitektur er meget eftertragtet inden for digitale erindringer på grund af lave omkostninger og high-density fordele. Forskellige materialer udviser variation i resistive koblingsegenskaber på grund af det anvendte materiales iboende karakter, hvilket fører til uoverensstemmelser på området på grund af underliggende driftsmekanismer. Dette understreger behovet for en pålidelig teknik til at forstå mekanismer ved hjælp af nanostrukturelle observationer. Denne protokol forklarer en detaljeret proces og metode til in situ nanostrukturel analyse som følge af elektrisk biasing ved hjælp af transmission elektronmikroskopi (TEM). Det giver visuelle og pålidelige beviser for underliggende nanostrukturelle ændringer i realtid hukommelse operationer. Også inkluderet er metoden til fremstilling og elektriske karakteriseringer for asymmetriske tværstangsstrukturer, der indeholder amorf vanadiumoxid. Protokollen forklaret her for vanadiumoxid film kan nemt udvides til alle andre materialer i en metal-dielektrisk-metal klemt struktur. Resistive skifte overliggere forventes at tjene den programmerbare logik og neuromorfe kredsløb til næste generation af hukommelse enheder, i betragtning af forståelsen af operationen mekanismer. Denne protokol afslører koblingsmekanismen på en pålidelig, rettidig og omkostningseffektiv måde på enhver form for resistivt koblingsmateriale og forudsiger dermed enhedens anvendelighed.
Introduction
Modstand ændre oxid erindringer er i stigende grad bruges som byggesten for nye hukommelse og logik arkitekturer på grund af deres kompatible skifte hastighed, mindre cellestruktur, og evnen til at blive designet i høj kapacitet tre-dimensionelle (3D) tværstang arrays1. Til dato er der rapporteret flere koblingstyper for resistive koblingsenheder2,3. Almindelige skiftadfærd for metaloxider er enpolet, bipolar, komplementært resistivt skift og flygtige tærskelskift. Tilføjelse til kompleksiteten, enkelt celle er blevet rapporteret til at vise multifunktionelle resistive skifte ydeevne samt4,5,6.
Denne variation betyder, at nanostrukturelle undersøgelser er nødvendige for at forstå oprindelsen af forskellige hukommelsesadfærd og tilsvarende skiftmekanismer for at udvikle klart definerede tilstandsafhængige skift til praktisk nytte. Almindeligt rapporterede teknikker til at forstå koblingsmekanismerne er dybdeprofilering med røntgenfotoelektrisk spektroskopi (XPS)7,8,nanoskala sekundær ionmassespektroskopi (nano-SIMS)6, ikke-destruktiv fotoluminescensspektroskopi (PL)8, elektrisk karakterisering af forskellig størrelse og tykkelse af funktionel oxid af enheder, nanoindentation7, transmissionselektronmikroskopi (TEM), energisprednings røntgenspektroskopi (EDX) og elektronenergitabsspektroskopi (ÅL) på tværsnitslameller i et TEM-kammer6,8. Alle ovennævnte teknikker har givet tilfredsstillende indsigt i koblingsmekanismerne. Men i de fleste af teknikkerne kræves der mere end en prøve til analyse, herunder de uberørte, elektroformede, indstillede og nulstillede enheder, for at forstå den komplette skiftadfærd. Dette øger eksperimentel kompleksitet og er tidskrævende. Derudover er fejlprocenterne høje, fordi det er vanskeligt at finde en undernanoskala filament i en enhed et par mikron i størrelse. Derfor er in situ-eksperimenter vigtige i nanostrukturelle karakteristik for at forstå driftsmekanismer, da de giver bevis i realtidseksperimenter.
Præsenteret er en protokol til at gennemføre in situ TEM med elektrisk biasing for metal-isolator-metal (MIM) stakke af asymmetriske resistive skifte cross-point enheder. Det primære mål med denne protokol er at tilvejebringe en detaljeret metode til lamellaforberedelse ved hjælp af en fokusionstråle (FIB) og in situ eksperimentel opsætning til TEM og elektrisk biasing. Processen forklares ved hjælp af en repræsentativ undersøgelse af asymmetriske krydspunktsanordninger baseret på blandetfaset amorf vanadiumoxid (a-VOx)4. Også præsenteret er fremstillingsprocessen af cross-point enheder, der indeholder en-VOx, som let kan skaleres op til overliggere ved hjælp af standard mikro-nano fabrikationsprocesser. Denne fabrikationsproces er vigtig, da den i overliggeren indeholder et-VOx, der opløses i vand.
Fordelen ved denne protokol er, at med kun én lamella, nanostrukturelle ændringer kan observeres i TEM, i modsætning til de andre teknikker, hvor mindst tre enheder eller lameller er påkrævet. Dette forenkler processen betydeligt og reducerer tid, omkostninger og kræfter, samtidig med at det giver pålidelige visuelle beviser for nanostrukturelle ændringer i realtidsoperationer. Derudover er det designet med standard mikro-nano fabrikation processer, mikroskopi teknikker, og instrumenter på innovative måder at etablere sin nyhed og løse forskning huller.
I den repræsentative undersøgelse, der er beskrevet her for en-VOx-baseredecross-point-enheder, hjælper in situ TEM-protokollen med at forstå koblingsmekanismen bag apolar og flygtig tærskelskift4. Den proces og metode, der er udviklet til at observere nanostrukturelle ændringer i en-VOx under in situ-biasing, kan let udvides til in situ-temperatur og in situ-temperatur og biasing samtidigt ved blot at udskifte lamellamonteringschippen og til ethvert andet materiale, herunder to eller flere lag funktionelt materiale i en metal-isolator-metal klemt struktur. Det hjælper med at afsløre den underliggende driftsmekanisme og forklare elektriske eller termiske egenskaber.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Fabrikationsproces og elektrisk karakterisering
- Brug fotolithografi9 til at mønstre bundelektrode (BE-lag 1) med fotoresist af enhederne ved hjælp af følgende parametre:
- Spincoat fotoresisten ved 3.000 omdrejninger i minuttet, blød bag den ved 90 °C i 60 s, eksponere med 25 mJ/cm2 med en 405 nm laser, bages ved 120 °C i 120 s, udføre oversvømmelseseksponering med 21 mW/cm2 og en 400 nm laser, udvikle sig ved hjælp af udvikleren og skylles med deioniseret vand.
- Aflejr 5 nm titanium (Ti) til vedhæftning og 15 nm platin (Pt) på toppen med et elektronstrålefordampersystem med substratet mønstret på lag 1.
- Løft de deponerede metaller ved at placere substratet i et acetonebad i ~ 20 minutter. Påfør derefter ultralydsvibrationer i 2 minutter, og skyl med acetone og isopropylalkohol (IPA) for at fuldføre BE-mønstrene. Gentag dette, hvis lift-off ikke er ren(figur 1A, trin 1).
- Det funktionelle oxidlag (lag 2) med fotolitografi oven på BE som beskrevet i trin 1.1.
- Depositum ~ 100 nm af en-VOx og 5 nm Ti på toppen af lag 2 ved hjælp af en sputtering system10.
- Løft den funktionelle oxid ved at placere substratet i et acetonebad og anvende pulserende ultralydsvibrationer manuelt med 2-3 s impulser for at færdiggøre de funktionelle oxidmønstre. Gentag proceduren, hvis mønstrene ikke er rene. (Figur 1A, trin 2 og trin 3)
- Tilsvarende skal du udfylde de øverste elektrodemønstre (TE) (lag 3) med Ti_20 nm/Pt_200 nm ved hjælp af fotolithografi til tilbageførsel af billeder, fordampning af elektronstråler og den lift-off-proces, der er beskrevet i trin 1. (Figur 1A, trin 4)
BEMÆRK: Dette fuldender fremstillingen af tværsnitsanordningen, figur 1B. - Udfør elektrisk og temperaturanalyse på den fabrikerede enhed for at forstå dens ydeevne for modstandsskift.
- Brug kildemåleren med to-sonde jævnstrøm (DC) I-V målesystem og en sondestation til elektriske målinger.
- Hold altid den relevante strøm for at undgå at beskadige enhederne.
- For at analysere enhedens aktuelle adfærd skal du udføre spændingsstyret analyse og anvende spændingsfejninger, der starter med en lav spænding på 0,1 V i positiv bias og stiger langsomt, indtil elektroformning observeres.
BEMÆRK: Elektroformning er en engangshændelse, hvor der dannes et par nanometer-dækkende ledende filamenter inden for den oprindeligt isolerende funktionelle oxid ved en bestemt spænding, som afhænger af iboende materialeegenskaber og enhedsdimensioner. På dette tidspunkt observeres et pludseligt fald i modstand eller stigning i strømmen på strømspændingsgrafen på grund af en dannet ledende sti. - Efter elektroformning skal du anvende tovejsspændingsfejninger for at opnå en flygtig tærskelskiftydelse. Juster spændingen for at opnå et højt ON/OFF-forhold. I dette tilfælde blev der opnået et skiftforhold på ~ 10.
- Strømspændingskarakteristika analyseres ved forskellige temperaturer fra stuetemperatur til 90 °C, der stiger i 10 °C trin, og vend tilbage til stuetemperatur ved hjælp af et temperaturstyret trin.
2. Gridbar og biasing chip montering
- Design FIB optimeret gridbar i CAD-software og fremstilling ved hjælp af standard bearbejdning teknikker in-house til montering af biasing / opvarmning chips, der anvendes til in situ TEM eksperimenter, som vist i figur 2.
BEMÆRK: Figur 2A viser separate dele af gitterstangen for at montere tre spåner samtidigt i de firkantede skyttegrave. Figur 2B viser den zoomede firkantede grøft sektion designet til at passe den kommercielt tilgængelige in situ biasing / varme chips til TEM. - Rengør biasing chip ved at placere den i et glas Petri parabol fyldt med acetone og forsigtigt rotere i 2 min. Fjern derefter chippen og læg den i en petriskål fyldt med methanol og drej forsigtigt i 2 minutter. Endelig blæse tør med lavt tryk kvælstof.
BEMÆRK: Kommercielt købte biasing chips, benævnt E-chips, har en fotoresist belægning til beskyttelse. - Juster den precleaned biasing chip i firkantede skyttegrave af gridbar, som det ses i figur 2C.
- Fastgør gitterdækslet oven på biaschippen med skruer for at færdiggøre placeringen af E-chippen på gitterstangen (Figur 2D).
3. Lamella forberedelse, montering på biasing chip ved hjælp af fokuseret ionstråle, og in situ transmission elektron mikroskopi
- Prøverne fremstilles separat som beskrevet i afsnit 1 med en tykkere BE på Ti_10 nm/Pt_100 nm, som det ses i figur 3A.
- Monter den nyforberedte prøve på en metalstub ved hjælp af ledende kulstofbånd og belastning i FIB-kammeret. Påfør ekstra tape på prøven til jordforbindelse for at undgå opladningsproblemer.
- Lad den skrånende spånmonterede gitterstang i kammeret med en hældning på 52° (se figur 3B). Dette vil enten være vinkelret eller parallelt med ionstrålekolonnen afhængigt af scenerotationen.
- Fokuser, uddyb og juster elektronstrålen på en prøveoverflade ved hjælp af mikroskopets fysiske kontrolpanel og software på lamellaforberedelsessteder.
- Kontroller den eucentriske højde af den fokuserede prøveplacering og strålenedkomst for elektronstrålen og ionstrålen.
BEMÆRK: Den eucentriske højde er den position, hvor prøvens billede ikke bevæger sig, når prøven vippes. - Klik på Auto TEM program (automatisk lamella forberedelse program) til at køre det på den fokuserede prøve placering ved hjælp af mikroskop kontrol software. Det automatiske program følger den rækkefølge, der er beskrevet nedenfor.
BEMÆRK: Dette vil fuldende processen med at skabe en TEM lamella (Figur 4). Status for AutoTEM-programmet kan observeres live på skrivebordets skærm.- Opret krydsfiduciale justeringsmarkører med siliciumfræsning, og aflejr et 1,5 μm tykt kulstofbeskyttelseslag over området på 20 μm x 5 μm mellem justeringsmarkørerne.
- Mølle skyttegrave på hver side af kulstof beskyttende lag med en 5 nA ionstråle strøm til at skabe lamella.
- Lamellen fortyndes med en 1 nA-ionstrålestrøm først og derefter med 300 pA-ionstrålestrøm for at nå en 1 μm tykkelse.
- Prøven vippes til 7° for at udføre et J-snit på lamellen for adskillelse fra substratet.
- Prøven hældes til 0° (dvs. vinkelret på elektronstrålesøjlen) og lamellen fastgøres til manipulatornålen ved hjælp af Pt (Figur 5A).
- Efter fastgørelse til mikromanipulatoren adskilles lamellen fra substratet med det endelige snit og trækkes langsomt mikromanipulatoren (Figur 5B).
- Fokuser strålen på den øverste kant af biasing chip på gitterstangen, lamella monteringsposition.
- Tag lamellen langsomt mod den skrå chip med manipulatornålen (Figur 6A).
- Lamellen justeres i midten af hullet på 17 μm på den øverste kant af biaschippen. Flyt den langsomt ned, indtil den knap nok rører spånoverfladen og svejser lamellens nederste kanter til chippen ved hjælp af Pt (Figur 6B).
- Skær mikromanipulatoren fri fra lamellen med siliciumfræsning og træk mikromanipulatoren tilbage.
- Tilslut lamellens øverste kanter med Pt-spor til de to elektroder på biaschippen til elektriske forbindelser (Figur 6C).
BEMÆRK: TE og BE er kortlagt på dette tidspunkt på både venstre og højre side. - Den midterste del af lamellen fortyndes først ved hjælp af 300 pA og derefter med 100 pA-ionstråler for at gøre lamellen mindre end 100 nm tyk(figur 6D)ved at vippe prøven foran og tilbage med 2° for at sikre parallelle flader og en ensartet tykkelse.
- Ionstråleskadet lag poleres med Ga-strålen, der accelererer spændingen på 5 kV i en vinkel på 5° til overfladen på begge flader.
- Fjern den korte forbindelse mellem enhedens øverste og nederste elektroder med isolationsskæringer i det fortyndede område for at oprette en aktuel sti fra BE til TE gennem det aktive område (Figur 7A).
- Monter biasing chippen med lamella på biasing chip indehaveren og derefter indlæse biasing chip indehaveren i TEM kammeret.
- Tilslut ledningerne fra den skrånende chipholder til kildemåleren og en kontrol-pc.
BEMÆRK: Placer forsigtigt forbindelsesledningerne for at lindre belastningen og minimere eventuelle vibrationer under forsøget. - Vent på, at TEM-kammertrykket falder til 4e-5 Torr, og fokuser derefter, anstift, og juster elektronstrålen på et tværsnit af lamellens overflade ved hjælp af TEM-kontrolknapperne.
- Påfør spænding fejer eller konstant spænding ved forskellige biasing spændinger og indsamle TEM mikrografer in situ.
BEMÆRK: Data relateret til diffraktionsmønstre, elektron diffraktion røntgenspektroskopi (EDX) og elektronenergitabsspektroskopi (ÅL) kortlægning kan også indsamles ved forskellige biasingspændinger på stedet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De resultater, der opnås ved hjælp af denne protokol for crosspoint-enhederne -VOx , er forklaret i figur 8. Figur 8A viser TEM-mikrografen af den intakte lamella. Her indikerer diffraktionsmønstrene (indsat) den amorfe karakter af oxidfilmen. For in situ TEM-målingerne blev kontrollerede spændinger anvendt fra 25 mV til 8 V i 20 mV-trin med bundelektroden (BE) positivt forudindtaget og topelektrode (TE) jordet. Figur 8B viser, at der ved 4 V dannes et lokaliseret krystallinsk område i oxidlaget. Her var d-afstanden0,35 nm, som vist i TEM -mønstre med høj opløsning (HRTEM) og diffraktionsmønstre (insets). Denne d-afstandsvarer til (011) plan for VO2-M1 fase10,11. Figur 8C viser de mange lokaliserede krystaløer i oxidlaget ved 5 V. Disse krystaløer var orienteret i forskellige retninger med hensyn til substratet. To forskellige d-afstande kan observeres i de tilsvarende FFT og HRTEM (insets): 0,35 nm og 0,27 nm. En afstand på 0,27 nm svarer til VO2-A-fasen, mens 0,26 nm svarer til VO2-M1 fase12. I betragtning af instrumentets afvigelsesfejl og hældningskorrektionsgrænser svarer den observerede afstand på 0,27 nm d- sandsynligvis til den blandede fase af VO2-M1 og VO2-A. Figur 8D viser Moiré-frynserne ved 6 V. Der er flere nukleationssteder i lamellen. Her giver FFT og HRTEM (insets) yderligere dokumentationfor vo 2-M1-krystaløernes forskellige orienteringer. Efter 6 V krystalliseres lamellen kun fuldstændigt med flere retninger med den elektriske bias uden konventionel udglødning.
Dette er den første demonstration af en-VOx tynd film krystallisere i lokaliserede c-VO2 øer med elektrisk bias. De stærke beviser for tilstedeværelsen af c-VO2-øer i en-VOx-anordning efter skævvridning ved højere spænding beviser de resistive koblingskarakteristika ( figur2 i den citerede reference4) og koblingsmekanismen ( figur6 i den nævnte reference4) for asymmetriske krydspunktsanordninger baseret på blandet faset a-VOx.
Resultaterne viser anvendelsen af den forklarede protokol. Her in situ nanostrukturelle ændringer blev fanget i remanens af spænding fejer på forskellige spændinger med høj opløsning TEM (HRTEM) mikrografer og tilsvarende diffraktion mønstre.
Figur 1: Skematisk fabrikationsflow og cross-point-enhedsstruktur. (A)Fabrikationsflow, der indeholder Ti-udjævning for at beskytte a- VO x-foliemod opløsning i vand. (B) Skematisk over tværsnitsenhedsstruktur. Dette tal er blevet ændret fra Nirantar et al.4. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: Specialfremstillet FIB-optimeret gitterstang til in situ-montering af TEM-chips. (A)Enkelte dele af gitterstangen. (B) Firkantet grøft til in situ TEM-chipplacering. (C) Justeret biasing chip til in situ TEM i den firkantede grøft. (D) Monteret biasing chip på gitterstangen. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: Tværsnitsstakke til in situ-prøver og FIB-kammeropsætning af biasingchip. (A) Tværsnit stakke af udstyr udarbejdet separat for in situ biasing ved hjælp af TEM prøve. (B) Opsætning af gitterstang i kammeret for at give adgang til stem-detektoren (scanningselektronmikroskopi) til præcisionsskæring og tilslutninger på lamellen. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4: Behandling af trin i Auto TEM. (A) Justeringsmarkører og aflejring af beskyttelseslag. (B) Grøfter dannet med ru fræsning ved hjælp af en 5 nA strøm. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5: Processen med lamellaadskillelse fra substratet. (A) Manuelt lavet J-cut og fastgjort lamella til manipulator nålen. (B) Udvundet lamella gennem skyttegravene efter det endelige adskillelsesskær. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 6: Lamella montering på biasing chip proces. (A) Manipulator bringe den vedhæftede lamella til biasing chip. (B) Lamella fastgjort til biasing chippen. (C) Forbindelser med platinspor mellem elektroderne på biaschippen og lamellaens interesseområde. (D) Sub-100 nm fortyndet centrum af lamella. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 7: Endelige isolationsskæringer og den aktuelle sti i lamellen og mikrografen i FIB optimerede biasingchippen. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 8: Elektronmikroskopi på stedet. (A)Original lamella. Indsaten viser FFT af det funktionelle lag. (B) Mikrograf efter 4 V biasing. FFT indsat viser c-VO2 (M1) fase med (011) plan og HRTEM indsat viser frynser adskillelse som 0,35 nm. (C) Mikrograf efter 5 V. FFT- og HRTEM-insets viser flere kernesteder og forskellige retninger af samme c-VO2-M1. (D) Mikrograf efter 6 V. FFT indsat viser forskellige retninger af samme c-VO2 – M1 fase. HRTEM indsat viser dannelsen af Moiré frynser. Dette tal er blevet ændret fra Nirantar et al.4. Klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Dette papir forklarer protokollen for in situ biasing med transmission elektron mikroskopi herunder fabrikation proces for enheden, gridbar designe til biasing chip montering, lamella forberedelse og montering på biasing chip, og TEM med in situ biasing.
Fremstillingsmetoden for cross-point-enheder, som let kan skaleres op til tværstangsstrukturer, forklares. Ti-udjævningen af vanadiumoxid er afgørende for at inkorporere amorf vanadiumoxid, fordi den opløses i vand under fabrikationstrinnene efter en-VOx deposition. Enheder fremstilles med to forskellige størrelser til elektrisk testning, 4 μm x 4 μm og 6 μm x 6 μm. Kontaktelektroden, der bruges her, er Pt, et ædelt metal, der nedbrydes minimalt i fremstillingsperioden. På grund af dette og for at undgå ensartet krystallisering af vanadiumoxid i enhedens struktur blev det elektrode-udglødningstrin, der typisk anvendes, udeladt i denne fremstillingsmetode. Et komplet fabrikationsflow og skematisk enhedsstruktur præsenteres figur 14.
Til in situ-eksperimenter fremstilles enhederne separat med tykkere BE som forklaret i trin 1 i lamellaforberedelsen og montering på skråningschipsektionen. Dette gøres for at undgå deposition af Pt-partikler på det funktionelle lag under forbindelser. Ændringen i BE's tykkelse forventes ikke at have en effekt på enhedsskift.
De kommercielt tilgængelige bias-chips (f.eks. E-chip) til in situ-biasing med TEM har fire skrå elektroder til rådighed til tilslutning og et 17 μm bredt hul til montering af lamellen, som vist i figur 7B. En tilpasset gridbar er designet til at montere biasing chips, da dette arrangement giver adgang til scanning transmission elektronmikroskopi (STEM) detektor i FIB kammer for præcis skæring og tilslutning af lamella monteret på biasing chip. Dette er især nødvendigt for de præcise isolationsudskæringer, der forklares i trin 17 i lamellaforberedelsen og monteringen på biasingchipsektionen. Til lamellforberedelses- og monteringsprocessen er sekvensen af Pt-forbindelser, lamellafortynding og isolationsskæringer (trin 14-17 i lamellaforberedelse og montering) de mest kritiske for at opnå en ren lamella. Her udføres Pt-forbindelsessporene før udtyndingsprocessen for at undgå aflejring af Pt-partikler på det funktionelle oxidlag, som kan ødelægge elektriske attributter.
Da lamellen fremstilles ved hjælp af Ga ion-fræsning, forventes der en vis uønsket Ga-kontaminering i den endelige lamella. Lamellapolering udføres dog for at reducere skaderne forårsaget af Ga-strålen betydeligt. En anden ulempe ved denne protokol er, at lamellens dimensioner er betydeligt mindre (i nanoskala) sammenlignet med den faktiske enhed (et par mikron). På grund af dette kan variabilitet observeres i de elektriske egenskaber af den faktiske enhed og lamella-baserede enhed.
På trods af dette giver denne protokol en betydelig fordel i forhold til de eksisterende teknikker, da den giver visuel verifikation af hvert trin i lamellaforberedelsen og under in situ-biasing. Da alle trin kan ses visuelt i realtid, opdages og rettes fejl straks. Der er ingen skjulte aspekter i processen, og fejlfinding er simpelthen ved visuel observation, medmindre der er nogen instrumentspecifikke problemer.
Den præsenterede metode har en bemærkelsesværdig indvirkning inden for materialevidenskab og resistive koblingsenheder, der er kompatible med høje vakuumforhold. Protokollen kan forklare de elektriske resultater og driftsmekanismer baseret på visuelt observerede nanostrukturelle ændringer på stedet. Denne protokol vil påvirke næste generation af nanoelektronik, logikkredsløb, neuromorfe enheder og materialevidenskab til at afsløre de underliggende driftsmekanismer og forudsige den praktiske anvendelighed af nye strukturer og materialer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Dette arbejde blev delvist udført på Micro Nano Research Facility på RMIT University i den victorianske node i Australian National Fabrication Facility (ANFF). Forfatterne anerkender faciliteterne og den videnskabelige og tekniske bistand fra RMIT University's Mikroskopi, Mikroanalysefacilitet, et forbundet laboratorium for mikroskopi Australien. Scholarship støtte fra den australske Postgraduate Award (APA) / Research Training Program (RTP) ordning af den australske regering er anerkendt. Vi takker professor Madhu Bhaskaran, lektor Sumeet Walia, Dr. Matthew Field, og Mr. Brenton Cook for deres vejledning og nyttige diskussioner.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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
- 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 resistive random access memories: Materials, switching mechanisms, and performance. Materials Science and Engineering: R: Reports. 83, 1-59 (2014).
- Zhou, Y., Ramanathan, S. Mott Memory and Neuromorphic Devices. Proceedings of the IEEE. 103 (8), 1289-1310 (2015).
- Nirantar, S., et al. In Situ Nanostructural Analysis of Volatile Threshold Switching and Non-Volatile Bipolar Resistive Switching in Mixed-Phased a-VOx Asymmetric Crossbars. Advanced Electronic Materials. 5 (12), 1900605 (2019).
- Rupp, J. A., et al. Different threshold and bipolar resistive switching mechanisms in reactively sputtered amorphous undoped and Cr-doped vanadium oxide thin films. Journal of Applied Physics. 123 (4), 044502 (2018).
- Ahmed, T., et al. Inducing tunable switching behavior in a single memristor. Applied Materials Today. 11, 280-290 (2018).
- Nili, H., et al. Nanoscale Resistive Switching in Amorphous Perovskite Oxide (a-SrTiO3) Memristors. Advanced Functional Materials. 24 (43), 6741-6750 (2014).
- Ahmed, T., et al. Transparent amorphous strontium titanate resistive memories with transient photo-response. Nanoscale. 9 (38), 14690-14702 (2017).
- Reuhman-Huisken, M. E., Vollenbroek, F. A. An optimized image reversal process for half-micron lithography. Microelectronic Engineering. 11 (1), 575-580 (1990).
- Taha, M., et al. Insulator-metal transition in substrate-independent VO2 thin film for phase-change devices. Scientific Reports. 7 (1), 17899 (2017).
- Booth, J. M., et al. Correlating the Energetics and Atomic Motions of the Metal-Insulator Transition of M1 Vanadium Dioxide. Scientific Reports. 6, 26391 (2016).
- Lee, S., Ivanov, I. N., Keum, J. K., Lee, H. N. Epitaxial stabilization and phase instability of VO2 polymorphs. Scientific Reports. 6, 19621 (2016).
