Summary
Presenteras här är ett protokoll för att analysera nanostrukturella förändringar under in situ biasing med transmissionselektronmikroskopi (TEM) för en staplad metallisolator-metall struktur. Den har betydande tillämpningar för resistiv omkoppling av tvärstänger för nästa generations programmerbara logikkretsar och neuromimicking hårdvara, för att avslöja deras underliggande driftsmekanismer och praktiska tillämplighet.
Abstract
Resistiv byte av tvärstångsarkitektur är mycket önskvärt inom området digitala minnen på grund av låg kostnad och fördelar med hög densitet. Olika material visar variabilitet i resistiva omkopplingsegenskaper på grund av det använda materialets inneboende karaktär, vilket leder till avvikelser i fältet på grund av underliggande driftsmekanismer. Detta belyser behovet av en tillförlitlig teknik för att förstå mekanismer med hjälp av nanostrukturella observationer. Detta protokoll förklarar en detaljerad process och metodik för in situ nanostrukturell analys som ett resultat av elektrisk förspänning med hjälp av transmissionselektronmikroskopi (TEM). Det ger visuella och tillförlitliga bevis på underliggande nanostrukturella förändringar i realtidsminnesoperationer. Dessutom ingår metoden för tillverkning och elektriska karakteriseringar för asymmetriska tvärstångsstrukturer som innehåller amorf vanadinoxid. Protokollet som förklaras här för vanadinoxidfilmer kan enkelt utvidgas till andra material i en metall-dielektrisk metall inklämd struktur. Resistiva omkopplingskorsstänger förutspås tjäna den programmerbara logiken och neuromorfa kretsarna för nästa generations minnesenheter, med tanke på förståelsen av driftsmekanismerna. Det här protokollet avslöjar växlingsmekanismen på ett tillförlitligt, snabbt och kostnadseffektivt sätt i alla typer av resistiva kopplingsmaterial och förutsäger därmed enhetens tillämplighet.
Introduction
Resistensförändringsoxidminnen används alltmer som byggsten för nya minnes- och logikarkitekturer på grund av deras kompatibla kopplingshastighet, mindre cellstruktur och förmågan att utformas i tredimensionella (3D) tvärbalksystem med hög kapacitet (3D)1. Hittills har flera kopplingstyper rapporterats för resistiva kopplingsenheter2,3. Vanliga växlingsbeteenden för metalloxider är unipolära, bipolära, kompletterande resistiva växlingar och flyktig tröskelväxling. Utöver komplexiteten har en cell rapporterats visa multifunktionell resistiv växlingsprestanda samt4,5,6.
Denna variabilitet innebär att nanostrukturella undersökningar behövs för att förstå ursprunget till olika minnesbeteenden och motsvarande omkopplingsmekanismer för att utveckla tydligt definierade tillståndsberoende växling för praktisk nytta. Allmänt rapporterade tekniker för att förstå kopplingsmekanismerna är djupprofilering med röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS)7,8, sekundär jonmasspektroskopi i nanoskala (nano-SIMS)6, icke-förstörande fotoluminescensspektroskopi (PL)8, elektrisk karakterisering av olika storlek och tjocklek på funktionell oxid av enheter, nanoindentation7,transmissionselektronmikroskopi (TEM), energidispersiv röntgenspektroskopi (EDX) och elektronenergiförlustspektroskopi (EELS) på tvärsnittslameller i en TEM-kammare6,8. Alla ovanstående tekniker har gett tillfredsställande insikter om växlingsmekanismerna. Men i de flesta tekniker krävs mer än ett prov för analys, inklusive de orörda, elektroformade, inställda och återställda enheterna, för att förstå det fullständiga växlingsbeteendet. Detta ökar experimentell komplexitet och är tidskrävande. Dessutom är felfrekvensen hög, eftersom det är svårt att hitta en filament i undernanoskala i en enhet med några mikron i storlek. Därför är in situ-experiment viktiga i nanostrukturella karakteriseringar för att förstå driftsmekanismer, eftersom de ger bevis i realtidsexperiment.
Presenteras är ett protokoll för att genomföra in situ TEM med elektrisk förspänning för metallisolator-metall (MIM) staplar av asymmetriska resistiva omkoppling cross-point enheter. Det primära målet med detta protokoll är att tillhandahålla en detaljerad metodik för lamellpreparat med hjälp av en fokusjonstråle (FIB) och in situ experimentell installation för TEM och elektrisk biasing. Processen förklaras med hjälp av en representativ studie av asymmetriska tvärpunktsenheter baserade på blandad fas amorf vanadinoxid(a-VOx)4. Också presenteras är tillverkningsprocessen av cross-point enheter som innehåller en-VOx, som lätt kan skalas upp till tvärstänger, med hjälp av standard mikro-nano tillverkningsprocesser. Denna tillverkningsprocess är viktig eftersom den innehåller i tvärstänger a-VOx som löses upp i vatten.
Fördelen med detta protokoll är att med endast en lamell kan nanostrukturella förändringar observeras i TEM, till skillnad från de andra teknikerna, där minst tre enheter eller lameller krävs. Detta förenklar processen avsevärt och minskar tid, kostnad och ansträngning samtidigt som det ger tillförlitliga visuella bevis på nanostrukturella förändringar i realtidsoperationer. Dessutom är den utformad med standard mikronanotillverkningsprocesser, mikroskopitekniker och instrument på innovativa sätt för att etablera sin nyhet och ta itu med forskningsluckorna.
I den representativa studie som beskrivs här för en-VOx-baseradtvärpunktsenheter hjälper TEM-protokollet in situ till att förstå växlingsmekanismen bakom apolär och flyktig tröskelväxling4. Den process och metodik som utvecklats för att observera nanostrukturella förändringar i enVOx under in situ-förspänning kan enkelt utvidgas till in situ-temperatur och in situ-temperatur och förspänning samtidigt, genom att bara ersätta lamellmonteringschipet och till något annat material inklusive två eller flera lager funktionellt material i en metallisolator-metall inklämd struktur. Det hjälper till att avslöja den underliggande driftsmekanismen och förklara elektriska eller termiska egenskaper.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Tillverkningsprocess och elektrisk karakterisering
- Använd standardbildåterföringsfotolitografi9 för att mönstra nederkantselektrod (BE-lager 1) med fotoresist på enheterna med hjälp av följande parametrar:
- Snurra fotoresisten vid 3 000 varv/min, grädda den mjukt vid 90 °C i 60 s, exponera med 25 mJ/cm2 med en 405 nm laser, grädda vid 120 °C i 120 s, utför översvämningsexponering med 21 mW/cm2 och en 400 nm laser, utveckla med utvecklare och skölj med avjoniserat vatten.
- Deponering 5 nm titan (Ti) för vidhäftning och 15 nm platina (Pt) ovanpå med ett elektronstråleförångarsystem med substratet mönstratet mönstrat på skikt 1.
- Lyft av de deponerade metallerna genom att placera substratet i ett acetonbad i ~20 minuter. Applicera sedan ultraljudsvibrationer i 2 minuter och skölj med aceton och isopropylalkohol (IPA) för att slutföra BE-mönstren. Upprepa om lyften inte är ren (bild 1A, steg 1).
- Mönstra det funktionella oxidskiktet (skikt 2) med fotolitografi ovanpå BE enligt beskrivningen i steg 1.1.
- Deponering ~100 nm aven -VOx och 5 nm Ti ovanpå lager 2 med hjälp av ett sputtringssystem10.
- Lyft av den funktionella oxiden genom att placera substratet i ett acetonbad och applicera pulsade ultraljudsvibrationer manuellt med 2–3 s pulser för att slutföra de funktionella oxidmönstren. Upprepa proceduren om mönstren inte är rena. (Figur 1A, steg 2 och steg 3)
- På samma sätt kompletterar du de översta elektrodmönstren (TE) (lager 3) med Ti_20 nm/Pt_200 nm med hjälp av bildåterföringsfotolitografi, elektronstråleavdunstning och lyftprocessen som beskrivs i steg 1. (Figur 1A, steg 4)
OBS: Detta fullbordar tillverkningen av tvärpunktsenheten, figur 1B. - Utför elektrisk och temperaturanalys på den tillverkade enheten för att förstå dess prestanda för motståndsväxling.
- Använd källmätaren med tvåsonds likström (DC) I–V-mätsystem och en sondstation för elektriska mätningar.
- Behåll alltid relevant strömefterlevnad för att undvika att skada enheterna.
- För att analysera enhetens nuvarande beteende, utför spänningsstyrd analys och applicera spänningssvepningar som börjar med en låg spänning på 0,1 V i positiv förspänning och ökar långsamt tills elektroformning observeras.
OBS: Elektroformning är en engångshändelse där några nanometeromfattande ledande glödtrådar bildas inom den ursprungligen isolerande funktionella oxiden vid en viss spänning, vilket beror på inneboende materialegenskaper och enhetens dimensioner. Vid denna tidpunkt observeras en plötslig minskning av motståndet eller ökningen av strömmen på strömspänningsdiagrammet på grund av en bildad ledande väg. - Efter elektroformning, applicera dubbelriktade spänningssvepningar för att uppnå flyktig tröskelomkopplingsprestanda. Justera spänningen för att uppnå ett högt PÅ/AV-förhållande. I det här fallet uppnåddes ett bytesförhållande på ~ 10.
- Analysera strömspänningsegenskaperna vid olika temperaturer från rumstemperatur till 90 °C som ökar i steg om 10 °C och återgå till rumstemperatur med hjälp av ett temperaturstyrt steg.
2. Gridbar och förspänningschipmontering
- Designa FIB-optimerade galler i CAD-programvara och tillverkning med hjälp av standardbearbetningsteknik internt för montering av de förspännings-/värmechips som används för in situ TEM-experiment, som visas i figur 2.
OBS: Figur 2A visar separata delar av gallret för att montera tre spån samtidigt i de fyrkantiga skyttegravarna. Figur 2B visar den zoomade fyrkantiga dikessektionen som är utformad för att passa de kommersiellt tillgängliga in situ-förspännings-/värmeflisorna för TEM. - Rengör det snedvridande chippet genom att placera det i en petriskål i glas fylld med aceton och rotera försiktigt i 2 minuter. Ta sedan bort chipet och lägg det i en petriskål fylld med metanol och rotera försiktigt i 2 min. Slutligen blåsa torrt med lågt tryckt kväve.
OBS: Kommersiellt köpta biasing chips, kallad E-chips, har en fotoresist beläggning för skydd. - Rikta in det förutbestämda snedvridande chippet i fyrkantiga gräv av rutnät, som ses i figur 2C.
- Fäst gallrets lock ovanpå det snedvridande chippet med skruvar för att slutföra placeringen av E-chipet på gallret (figur 2D).
3. Lamellaberedning, montering på snedvridande chip med fokuserad jonstråle och in situ transmissionselektronmikroskopi
- Tillverka proverna separat enligt beskrivningen i avsnitt 1 med en tjockare BE på Ti_10 nm/Pt_100 nm, enligt figur 3A.
- Montera det nyberedda provet på en metallstubbe med ledande koltejp och last i FIB-kammaren. Applicera ytterligare tejp på provet för jordning för att undvika laddningsproblem.
- Ladda det snedvridande spånmonterade gallret i kammaren med en lutning på 52 ° (se figur 3B). Detta kommer att vara antingen vinkelrätt eller parallellt med jonstrålekolonnen beroende på stegrotationen.
- Fokusera, astigmate och justera elektronstrålen på en provyta med hjälp av mikroskopets fysiska kontrollpanel och programvara på lamellaberedningsplatser.
- Kontrollera den eucentriska höjden på den fokuserade provplatsen och strålen för elektronstrålen och jonstrålen.
OBS: Den eucentriska höjden är den plats där provets bild inte rör sig när provet lutas. - Klicka på Auto TEM-programmet (automatiskt lamellaberedningsprogram) för att köra det på den fokuserade provplatsen med hjälp av mikroskopkontrollprogramvaran. Det automatiska programmet följer sekvensen som beskrivs nedan.
OBS: Detta kommer att slutföra processen för att skapa en TEM-lamella (figur 4). Förloppet för AutoTEM-programmet kan observeras live på skrivbordsskärmen.- Skapa tvärfiducialjusteringsmarkörer med silikonfräsning och deponera ett 1,5 μm tjockt kolskyddsskikt över området 20 μm x 5 μm mellan inriktningsmarkeringarna.
- Fräsgravar på vardera sidan av kolskyddsskiktet med en jonstråleström på 5 nA för att skapa lamellen.
- Tunna lamellen med en jonstråleström på 1 nA först och sedan med 300 pA jonstråleström för att nå en tjocklek av 1 μm.
- Luta provet till 7° för att utföra en J-skärning på lamellen för separation från substratet.
- Luta provet till 0° (dvs. vinkelrätt mot elektronstrålekolonnen) och fäst lamellen på manipulatornålen genom att använda Pt (Figur 5A).
- Efter fastsättning på mikromanipulatorn, separera lamellen från substratet med det slutliga snittet och dra långsamt tillbaka mikromanipulatorn (figur 5B).
- Fokusera balken på den övre kanten av förspänningschipet på gallret, lamellmonteringspositionen.
- För lamellen långsamt mot det snedvridande chippet med manipulatornålen(bild 6A).
- Rikta lamellen i mitten av gapet på 17 μm på den övre kanten av det snedvridande chippet. Flytta den långsamt nedåt tills den knappt vidrör spånytan och svetsa lamellens nederkanter till chippet med Pt (Bild 6B).
- Skär mikromanipulatorn fri från lamellen med silikonfräsning och dra tillbaka mikromanipulatorn.
- Anslut lamellens överkanter med Pt-spår till de två elektroderna i det snedvridande chippet för elektriska anslutningar (Figur 6C).
OBS: TE och BE kortas vid denna punkt på både vänster och höger sida. - Tunna lamellens mittregion först med 300 pA och sedan med 100 pA jonstrålar för att göra lamellen mindre än 100 nm tjock (Figur 6D) genom att luta provet fram och tillbaka med 2° för att säkerställa parallella ytor och en enhetlig tjocklek.
- Polera ut jonstråleskadade skiktet med Ga-strålens accelererande spänning på 5 kV i en vinkel på 5° mot ytan på båda ytorna.
- Ta bort den korta anslutningen mellan enhetens övre och nedre elektroder med isoleringsskärningar i det tunna området för att skapa en aktuell sökväg från BE till TE genom det aktiva området (figur 7A).
- Montera det snedvridande chipet med lamell på den snedvridande spånhållaren och ladda sedan den snedvridande spånhållaren i TEM-kammaren.
- Anslut kablarna från den snedvridande spånhållaren till källmätaren och en styrdator.
OBS: Placera försiktigt anslutningsledningarna för att lindra belastningen och minimera eventuella vibrationer under experimentet. - Vänta tills TEM-kammartrycket sjunker till 4e-5 Torr och fokusera sedan, astigmate, och rikta elektronstrålen på ett tvärsnitt av lamellytan med hjälp av TEM-kontrollknopparna.
- Applicera spänningssvepningar eller konstant spänning vid olika förspänningsspänningar och samla in TEM-mikrograferna på plats.
OBS: Data relaterade till diffraktionsmönster, elektrondiffraktion röntgenspektroskopi (EDX) och elektronenergiförlustspektroskopi (EELS) kartläggning kan också samlas in vid olika förspänningar på plats.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De resultat som uppnås med hjälp av detta protokoll för a-VO x-korspunktsenheter förklaras i figur 8. Figur 8A visar TEM-mikrografen av den intakta lamellen. Här indikerar diffraktionsmönstren (inset) oxidfilmens amorfa natur. För in situ TEM mätningar tillämpades kontrollerade spänningar från 25 mV till 8 V i 20 mV steg med den nedre elektroden (BE) positivt partisk och topp elektrod (TE) jordad. Figur 8B visar att vid 4 V bildas en lokaliserad kristallin region i oxidskiktet. Här var d-avstånd 0,35 nm, vilket visas i högupplösta TEM -mönster (HRTEM) och diffraktionsmönster (insets). Detta d-avstånd motsvarar (011) planet i VO2–M1fas10,11. Figur 8C visar de flera lokaliserade kristallöarna i oxidskiktet vid 5 V. Dessa kristallöar var orienterade i olika riktningar med avseende på substratet. Två olika d-avståndkan observeras i motsvarande FFT och HRTEM (insets): 0,35 nm och 0,27 nm. Ett avstånd på 0,27 nm motsvararVO 2–A-fasen, medan 0,26 nm motsvarar FAS12VO2–M1. Med tanke på instrumentets avvikelser och lutningskorrigeringsgränser motsvarar det observerade avståndet på 0,27 nm dsannolikt den blandade fasen av VO2–M1 och VO2–A. Figur 8D visar Moiré-fransarna vid 6 V. Det finns flera nukleationsplatser i lamellen. Här ger FFT och HRTEM (insets) ytterligare bevis på de olika inriktningarna på VO2–M1 kristallöarna. Efter 6 V kristalliseras lamellen helt med flera orienteringar endast med den elektriska förspänningen utan någon konventionell glödgning.
Detta är den första demonstrationen av en-VOx tunn film som kristalliserar till lokaliserade c-VO2 öar med elektrisk partiskhet. De starka bevisen för förekomsten av c-VO2-öar ien VOx-utrustning efter förspänning vid högre spänning bevisar de resistiva kopplingsegenskaperna(figur 2 i citerad referens4) och kopplingsmekanismen (figur 6 i denciterade referensen 4) för asymmetriska tvärpunktsanordningar baserade på blandad fas a-VOx.
Resultaten visar tillämpningen av det förklarade protokollet. Här fångades in situ nanostructural ändringar i remanence av spänningssvepningar på olika spänningar med högupplösta TEM (HRTEM) mikrografer och motsvarande diffraktion mönster.
Figur 1: Tillverkningsflöde och korspunktsenhetsstruktur schematiskt. a)Tillverkningsflöde som innehåller Ti capping för att skydda a-VOx-film från att upplösas i vatten. B)Schematisk för tvärpunktsanordningens struktur. Denna siffra har ändrats från Nirantar et al.4. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Bild 2: Specialtillverkad FIB-optimerad gallerstång för montering på plats av TEM-chips. A)Enskilda delar av rutnätet. B)Kvadratiskt dike för placering av TEM-chip på plats. C)Justerat förspänningschip för in situ TEM i det kvadratiska diket. (D) Monterat förspänningschip på gallret. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 3: Tvärsnittsstaplar för in situ-prover och FIB-kammarens inställning av förspänningschip. a)Tvärsnittsstaplar av anordningar som bereds separat för in situ-förskjutning med TEM-prov. (B) Gridbar-installation i kammaren för att ge tillgång till scanningelektronmikroskopidetektorn (STEM) för precisionsskärning och anslutningar på lamellen. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Bild 4: Bearbetningssteg för automatisk TEM. (A) Justeringsmarkörer och skyddslagerdeposition. B)Diken som bildas med grov fräsning med en 5 nA-ström. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 5: Processen med lamellseparation från substratet. (A) Manuellt gjord J-skuren och fastsatt lamella på manipulatornålen. b)Extraherade lameller genom skyttegravarna efter den slutliga separationsskärningen. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 6: Lamellmontering på den snedvridande spånprocessen. a)Manipulator som för den bifogade lamellen till det partiska chipet. B)Lamella fäst vid det snedvridande chipet. c)Kopplingar till platinaspår mellan elektroderna i det snedvridande chipet och lamellens intresseområde. D)Lamellens tunna mittområde under 100 nm. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 7: Slutliga isoleringsskärningar och den aktuella vägen i lamellen och mikrografen på FIB-optimerat förspänningschip. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 8: Elektronmikroskopi för elektrisk transmission på plats. A)Original lamella. Inset visar FFT för det funktionella lagret. (B)Mikrograf efter 4 V förspänning. FFT inset visar c-VO2 (M1) fas med (011) plan och HRTEM inset visar fransar separation som 0,35 nm. (C) Mikrograf efter 5 V. FFT- och HRTEM-insets visar flera nukleationsplatser och olika orienteringar av samma c-VO2–M1. (D) Micrograph efter 6 V. FFT inset visar olika orienteringar av samma c-VO2 – M1 fas. HRTEM inset visar bildandet av Moiré fransar. Denna siffra har ändrats från Nirantar et al.4. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Detta dokument förklarar protokollet för in situ-förspänning med transmissionselektronmikroskopi inklusive tillverkningsprocessen för enheten, gridbardesign för förspänning av spånmontering, lamellberedning och montering på det snedvridande chipet och TEM med in situ-förspänning.
Tillverkningsmetoden för tvärpunktsenheter, som lätt kan skalas upp till tvärstångsstrukturer, förklaras. Ti capping av vanadinoxid är viktigt för att införliva amorf vanadinoxid, eftersom den löses upp i vatten under tillverkningsstegen efteren -VOx deposition. Enheterna är tillverkade med två olika storlekar för elektrisk provning, 4 μm x 4 μm och 6 μm x 6 μm. Kontaktelektroden som används här är Pt, en ädelmetall som bryts ned minimalt under tillverkningsperioden. På grund av detta och för att undvika enhetlig kristallisering av vanadinoxid i enhetens struktur utelämnades elektrodglödgningssteget som vanligtvis används i denna tillverkningsmetod. Ett fullständigt tillverkningsflöde och enhetens struktur schematiska presenteras figur 14.
För in situ-experiment tillverkas enheterna separat med tjockare BE enligt vad som förklaras i steg 1 av lamellaberedningen och monteringen på förspänningschipsektionen. Detta görs för att undvika nedfall av Pt-partiklar på det funktionella skiktet under anslutningar. Ändringen av tjockleken på BE förväntas inte påverka enhetsbytet.
De kommersiellt tillgängliga förspänningschipsen (t.ex. E-chip) för in situ-förspänning med TEM har fyra förspänningselektroder tillgängliga för anslutning och ett 17 μm brett mellanrum för montering av lamellen, som visas i figur 7B. En anpassad gallerstång är utformad för att montera de snedvridande spånorna, eftersom detta arrangemang ger tillgång till scanningöverföringselektronmikroskopidetektorn (STEM) i FIB-kammaren för exakt skärning och anslutning av lamellen monterad på det snedvridande chipet. Detta krävs särskilt för de exakta isoleringsskärningar som förklaras i steg 17 av lamellaberedningen och monteringen på den snedvridande spånsektionen. För lamellaberedningen och monteringsprocessen är sekvensen av Pt-anslutningar, lamellförtunning och isoleringsskärningar (steg 14-17 av lamellberedning och montering) de mest kritiska för att uppnå en ren lamella. Här utförs Pt-anslutningsspåren före gallringsprocessen för att undvika nedfall av Pt-partiklar på det funktionella oxidskiktet, vilket kan förstöra elektriska attribut.
Eftersom lamellen förbereds med Ga jonfräsning förväntas viss oönskad Ga-förorening i den slutliga lamellen. Lamellpolering utförs dock för att avsevärt minska skadorna som orsakas av Ga-balken. En annan nackdel med detta protokoll är att lamellens dimensioner är betydligt mindre (i nanoskala) jämfört med den faktiska enheten (några mikron). På grund av detta kan variabilitet observeras i de elektriska karakteriseringarna av den faktiska enheten och den lamellabaserade enheten.
Trots detta erbjuder detta protokoll en betydande fördel jämfört med de befintliga teknikerna eftersom det ger visuell verifiering av varje steg i lamellaberedningen och under in situ-förspänningen. Eftersom alla steg kan ses visuellt i realtid upptäcks fel och åtgärdas omedelbart. Det finns inga dolda aspekter i processen och felsökning sker helt enkelt genom visuell observation om det inte finns några instrumentspecifika problem.
Den presenterade metoden har en anmärkningsvärd inverkan inom materialvetenskap och resistiva omkopplingsanordningar som är kompatibla med höga vakuumförhållanden. Protokollet kan förklara de elektriska resultaten och driftsmekanismerna baserat på visuellt observerade nanostrukturella förändringar på plats. Detta protokoll kommer att påverka nästa generations nanoelektronik, logiska kretsar, neuromorfa enheter och materialvetenskap för att avslöja de underliggande driftsmekanismerna och förutsäga den praktiska tillämpligheten av nya strukturer och material.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inget att avslöja.
Acknowledgments
Detta arbete utfördes delvis vid Micro Nano Research Facility vid RMIT University i Victorian Node of the Australian National Fabrication Facility (ANFF). Författarna erkänner anläggningarna och det vetenskapliga och tekniska stödet från RMIT University's Microscopy, Microanalysis Facility, ett anknutet laboratorium i Microscopy Australia. Stipendiestöd från Australian Postgraduate Award (APA)/Research Training Program (RTP) program av den australiska regeringen bekräftas. Vi tackar professor Madhu Bhaskaran, docent Sumeet Walia, Dr. Matthew Field och Mr. Brenton Cook för deras vägledning och hjälpsamma 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).
