Hier wird ein Protokoll zur Analyse nanostruktureller Veränderungen während der In-situ-Biasing mit Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) für eine gestapelte Metall-Isolator-Metall-Struktur vorgestellt. Es hat signifikante Anwendungen in resistive Schaltquerträger für die nächste Generation von programmierbaren Logikschaltungen und neuromimicking Hardware, um ihre zugrunde liegenden Operation Mechanismen und praktische Anwendbarkeit zu offenbaren.
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Methodenartikel
In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Basierend auf Mixed-Phased a-VOx
* These authors contributed equally
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Resistive Switching Crossbar-Architektur ist im Bereich der digitalen Speicher aufgrund von niedrigen Kosten und hohen Dichte Vorteile sehr erwünscht. Verschiedene Materialien weisen aufgrund der Intrinsusnatur des verwendeten Materials eine Variabilität der widerstandsiven Schalteigenschaften auf, was aufgrund der zugrunde liegenden Betriebsmechanismen zu Abweichungen im Feld führt. Dies unterstreicht die Notwendigkeit einer zuverlässigen Technik, um Mechanismen mithilfe nanostruktureller Beobachtungen zu verstehen. Dieses Protokoll erläutert einen detaillierten Prozess und eine Methodik der In-situ-Nanostrukturanalyse als Ergebnis elektrischer Verzerrungen mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM). Es liefert visuelle und zuverlässige Beweise für zugrunde liegende nanostrukturelle Veränderungen in Echtzeit-Speicheroperationen. Ebenfalls enthalten ist die Methodik der Herstellung und der elektrischen Charakterisierungen für asymmetrische Querbalkenstrukturen mit amorphem Vanadiumoxid. Das hier für Vanadiumoxidfolien erläuterte Protokoll kann leicht auf andere Materialien in einer Metall-Dielektrikum-Metall-Sandwichstruktur ausgedehnt werden. Resistive Schaltquerbalken werden vorausgesagt, um die programmierbare Logik und neuromorphe Schaltungen für Speichergeräte der nächsten Generation zu dienen, angesichts des Verständnisses der Operation-Mechanismen. Dieses Protokoll zeigt den Schaltmechanismus zuverlässig, zeitnah und kostengünstig in jeder Art von widerstandslosen Schaltmaterialien und sagt damit die Anwendbarkeit des Geräts voraus.
Einleitung
Widerstandsänderungsoxid-Speicher werden aufgrund ihrer kompatiblen Schaltgeschwindigkeit, ihrer kleineren Zellstruktur und der Fähigkeit, in dreidimensionalen (3D) Crossbar-Arrays mit hoher Kapazität (3D) entworfen zu werden, zunehmend als Baustein für neuartige Speicher- und Logikarchitekturen verwendet1. Bisher wurden mehrere Schalttypen für Widerstandsschaltgeräte2,3gemeldet. Häufiges Schaltverhalten für Metalloxide sind unipolares, bipolares, komplementäres Widerstandsschalten und flüchtige Schwellenschaltung. Zusätzlich zur Komplexität wurde berichtet, dass einzelne Zellen eine mu....
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Protokoll
1. Herstellungsprozess und elektrische Charakterisierung
- Verwenden Sie Die Standard-Bildumkehr-Photolithographie9 bis Muster bodenelektrode (BE-Schicht 1) mit Photoresist der Geräte mit den folgenden Parametern:
- Den Photoresist bei 3.000 U/min beschichten, bei 90 °C für 60 s weich backen, mit 25 mJ/cm2 mit einem 405 nm Laser aussetzen, bei 120 °C für 120 s backen, Hochwasserbelichtung mit 21 mW/cm2 und einem 400 nm Laser durchführen, mit Entwickler entwickeln und mit entionisiertem Wasser abspülen.
- 5 nm Titan (Ti) zur Haftung und 15 nm Platin (Pt) oben mit einem Elektronenstrahlverd....
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Ergebnisse
Die ergebnisse, die mit diesem Protokoll für die a-VO x-Kreuzpunktgeräte erzielt wurden, werden in Abbildung 8erläutert. Abbildung 8A zeigt die TEM-Mikrographie der intakten Lamelle. Hier zeigen die Beugungsmuster (Einset) die amorphe Natur des Oxidfilms an. Für die In-situ-TEM-Messungen wurden in 20 mV Schritten mit der Bodenelektrode (BE) positiv voreingenommen und der oberen Elektrode (TE) geerdet, kontrollierte Spannungen von 25 .......
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Diskussion
Dieses Papier erläutert das Protokoll für in situ Biasing mit Transmissionselektronenmikroskopie einschließlich des Herstellungsprozesses für das Gerät, Gitterleisten-Design für Biasing-Chip-Montage, Lamellenvorbereitung und Montage auf dem Biasing-Chip und TEM mit In-situ-Biasing.
Die Herstellungsmethodik von Cross-Point-Geräten, die leicht auf Querbalkenstrukturen skaliert werden können, wird erläutert. Die Ti-Verkappung von Vanadiumoxid ist wichtig, um amorphes Vanadiumoxid zu integrieren, .......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Danksagungen
Diese Arbeiten wurden teilweise in der Micro Nano Research Facility der RMIT University im Victorian Node of the Australian National Fabrication Facility (ANFF) durchgeführt. Die Autoren würdigen die Einrichtungen und die wissenschaftliche und technische Unterstützung der Mikroskopie der RMIT University, Microanalysis Facility, einem vernetzten Labor der Mikroskopie Australien. Die Stipendienförderung aus dem Australian Postgraduate Award (APA)/Research Training Program (RTP) der australischen Regierung wird anerkannt. Wir danken Professor Madhu Bhaskaran, Associate Professor Sumeet Walia, Dr. Matthew Field und Herrn Brenton Cook für ihre Anleitung und hilfreiche Disk....
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Resist-Prozesssystem | EV-Gruppe | EVG 101 | |
| Aceton | Chem-Supply | AA008 | |
| Biasing Chip - E-Chip | Protochips | E-FEF01-A4 | |
| Entwickler | MMRC | AZ 400K | |
| Elektronenstrahlverdampfer - PVD 75 | Kurt J Leskar | PRO Line - eKLipse | |
| Fokussiertes Ionenstrahlsystem | Thermo Fisher - FEI | Scios DualBeamTM System | |
| Heizplatten | Brewer Science Inc. | 1300X | |
| Magnetron Sputterer | Kurt J Leskar | PRO Line | |
| Mask Aligner | Karl Süss | MA6 | |
| Maskless Aligner | Heildberg Instrumente | MLA150 | |
| Methanol Fisher scientific | M/4056 | ||
| Phototresist | MMRC | AZ 5412E Pt-Quelle | |
| für Elektronenstrahlverdampfer | Unicore | ||
| The Fusion E-Chip-Halter | Protochips | Fusion 350 | |
| Ti Quelle für Elektronenstrahlverdampfer | Unicore | ||
| Transmissionselektronenmikroskop | JEOL | JEM 2100F |
Referenzen
- 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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Nachdrucke und Genehmigungen
