Name: ב מיקרוסקופ אלקטרונים שידור Situ עם הטיה והפיקה של מוטות אסימטריים המבוססים על מעורב שלבים a-VOx (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-13T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 49 s
Description: למד ניתוח שינויים ננו-מבניים במבני מתכת-מבודד-מתכת בעזרת מיקרוסקופ אלקטרונים בהעברה עם הטיה. השיטה חושפת מנגנוני מיתוג התנגודתיות ליישומים במעגלים לוגיים מתוכנתים ובחומרה נוירומימטית.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו בוצעה בחלקה במתקן המחקר מיקרו ננו באוניברסיטת RMIT בצומת הוויקטוריאני של מתקן הייצור הלאומי האוסטרלי (ANFF). המחברים מכירים במתקנים, ובסיוע המדעי והטכני של מיקרוסקופיה של אוניברסיטת RMIT, מתקן מיקרואנליזה, מעבדה מקושרת של מיקרוסקופיה אוסטרליה. תמיכה במלגות מתוכנית תוכנית ההדרכה האוסטרלית לתואר שני (APA)/תוכנית הכשרה למחקר (RTP) של ממשלת אוסטרליה מוכרת. אנו מודים לפרופסור מאדהו בהסקראן, פרופסור חבר סומיט ואליה, ד"ר מתיו פילד ומר ברנטון קוק על ההדרכה והדיונים המועילים.

1. תהליך ייצור ואפיון חשמלי
<ol><li>השתמש בפוטוליתוגרפיה סטנדרטית של היפוך תמונה9 לאלקטרודה תחתונה של תבנית (BE layer 1) עם פוטורסיסט של ההתקנים באמצעות הפרמטרים הבאים:<ol>
<li>ספין מעיל photoresist ב 3,000 סל"ד, רך לאפות אותו ב 90 מעלות צלזיוס עבור 60 s, לחשוף עם 25 mJ / cm2 עם לייזר 405 ננומטר, לאפות ב 120 מעלות צלזיוס עבור 120 s, לבצע חשיפה לשיטפון עם 21 mW / cm2 ו לייזר 400 ננומטר, לפתח באמצעות מפתח, ולשטוף עם מים deionized.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הפקד 5 ננומטר טיטניום (Ti) עבור הידבקות ו 15 ננומטר של פלטינה (Pt) על גבי עם מערכת מאייד קרן אלקטרונים עם המצע בדוגמת על שכבה 1.</li>
	<li>הרם את המתכות שהופקדו על ידי הצבת המצע באמבט אצטון במשך ~ 20 דקות. לאחר מכן, להחיל תנודות קוליות במשך 2 דקות, ולשטוף עם אצטון ואלכוהול איזופרופיל (IPA) כדי להשלים את דפוסי BE. חזור על הפעולה אם ההמראה אינה נקייה (איור 1A, שלב 1).</li>
	<li>דוגמת שכבת תחמוצת פונקציונלית (שכבה 2) עם פוטוליטוגרפיה על גבי BE כמתואר בשלב 1.1.</li>
	<li>הפקדה ~ 100 ננומטר של-VOx ו 5 ננומטר של Ti על גבי שכבה 2 באמצעות מערכת sputtering10.</li>
	<li>להרים את תחמוצת תפקודית על ידי הצבת המצע באמבט אצטון והחלת תנודות קולי פעמו באופן ידני עם 2-3 פולסים כדי לסיים את דפוסי תחמוצת תפקודית. חזור על ההליך אם התבניות אינן נקיות. (איור 1A, שלב 2 ושלב 3)</li>
	<li>באופן דומה, השלם את תבניות האלקטרודה העליונה (TE) (שכבה 3) עם Ti_20 ננומטר/Pt_200 ננומטר באמצעות פוטוליטוגרפיה של היפוך תמונה, אידוי קרן אלקטרונים ותהליך ההמראה המתואר בשלב 1. (איור 1A, שלב 4) הערה: פעולה זו משלימה את הייצור של ההתקן חוצה הנקודות, איור 1B.</li>
	<li>בצע ניתוח חשמל וטמפרטורה במכשיר המפוברק כדי להבין את ביצועי מיתוג ההתנגדות שלו.<ol>
<li>השתמש במד המקור עם מערכת מדידת I-V (זרם ישיר של שתי בדיקות) ותחנת בדיקה למדידות חשמליות.</li>
		<li>שמור תמיד על התאימות הנוכחית הרלוונטית כדי למנוע פגיעה במכשירים.</li>
		<li>כדי לנתח את התנהגותו הנוכחית של המכשיר, בצע ניתוח מבוקר מתח והחל מטאטא מתח החל במתח נמוך של 0.1 V בהטיה חיובית וגדל לאט עד שנצפה אלקטרופורמציה. הערה: Electroforming הוא אירוע חד פעמי שבו כמה חוטים מוליכים ברוחב ננומטר נוצרים בתוך תחמוצת תפקוד בידוד בתחילה במתח מסוים, אשר תלוי תכונות חומר מהותיות ממדי המכשיר. בשלב זה, ירידה פתאומית בהתנגדות או עלייה בזרם נצפית בגרף המתח הנוכחי עקב נתיב מוליך שנוצר.</li>
		<li>לאחר האלקטרופורמציה, יש למרוח מטאטא מתח דו-כיווני כדי להשיג ביצועי מיתוג סף נדיפים. כוונן את המתח כדי להשיג יחס הפעלה/כיבוי גבוה. במקרה זה, הושג יחס מיתוג של ~ 10.</li>
		<li>לנתח את מאפייני מתח הזרם בטמפרטורות שונות מטמפרטורת החדר ל 90 °C (90 °F) הגדלת 10 °C (60 °F) צעדים ולהפוך בחזרה לטמפרטורת החדר באמצעות שלב מבוקר טמפרטורה.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. רשת הרכבה שבב הטיה
<ol><li>תכנן את מוט הרשת הממוטב של FIB בתוכנת CAD וייצור באמצעות טכניקות עיבוד שבבי סטנדרטיות בתוך הבית להרכבת שבבי ההטיה/חימום המשמשים בניסויי situ TEM, כפי שמוצג באיור 2. הערה: איור 2A מציג חלקים נפרדים של מוט הרשת כדי להרכיב שלושה שבבים בו-זמנית בתעלות בצורת ריבוע. איור 2B מציג את קטע התעלה בריבוע זום שנועד להתאים מסחרית זמין שבבי הטיית situ / חימום עבור TEM.</li>
	<li>נקה את שבב ההטיה על ידי הצבתו בצלחת פטרי זכוכית מלאה אצטון בעדינות לסובב במשך 2 דקות. לאחר מכן להסיר את השבב ומניחים אותו בצלחת פטרי מלא מתנול בעדינות לסובב במשך 2 דקות. לבסוף, מכה יבשה עם חנקן בלחץ נמוך. הערה: שבבי הטיה שנקנו באופן מסחרי, המכונים שבבי E, כוללים ציפוי פוטורסיסטי להגנה.</li>
	<li>יישרו את שבב ההטיה precleaned בתעלות מרובעות של gridbar, כפי שניתן לראות באיור 2C.</li>
	<li>תקן את כיסוי הרשת מעל שבב ההטיה באמצעות ברגים כדי לסיים את מיקום השבב האלקטרוני בסרגל הרשת(איור 2D).</li>
</ol>3. הכנת Lamella, הרכבה על שבב הטיה באמצעות קרן יון ממוקדת, ובמיקרוסקופ אלקטרונים שידור situ
<ol><li>פברקו את הדגימות בנפרד כמתואר בסעיף 1 עם BE עבה יותר של Ti_10 nm/Pt_100 ננומטר, כפי שניתן לראות באיור 3A.</li>
	<li>הר את המדגם החדש שהוכן על ספח מתכת באמצעות סרט פחמן מוליך לטעון בתא FIB. החל סרט הדבקה נוסף על המדגם להארקה כדי למנוע בעיות טעינה.</li>
	<li>טען את מוט הרשת המוטה רכוב על שבב בתא בהטיה של 52° (ראה איור 3B). זה יהיה בניצב או במקביל לעמודת קרן היון בהתאם לסיבוב הבמה.</li>
	<li>להתמקד, astigmate, וליישר את קרן האלקטרונים על משטח מדגם באמצעות לוח הבקרה הפיזי מיקרוסקופ ותוכנה על מיקומי הכנה lamella.</li>
	<li>בדוק את הגובה האירוצנטרי של מיקום המדגם הממוקד ואת צירוף המקרים של הקרן עבור קרן האלקטרונים וקרן היונים. הערה: הגובה האירוצנטרי הוא המיקום שבו התמונה של הדוגמה אינה זזה בעת הטיית המדגם.</li>
	<li>לחץ על תוכנית אוטומטית TEM (תוכנית הכנה lamella אוטומטית) כדי להפעיל אותו על מיקום מדגם ממוקד באמצעות תוכנת בקרת מיקרוסקופ. התוכנית האוטומטית עוקבת אחר הרצף המתואר להלן. הערה: פעולה זו תשלים את התהליך ליצירת TEM lamella (איור 4). ניתן לצפות בהתקדמות של תוכנית AutoTEM בשידור חי על מסך שולחן העבודה.<ol>
<li>צור סמני יישור fiducial לחצות עם כרסום סיליקון להפקיד שכבת מגן פחמן בעובי 1.5 מיקרומטר על שטח 20 מיקרומטר x 5 מיקרומטר בין סמני יישור.</li>
		<li>תעלות טחנה משני צדי שכבת מגן פחמן עם זרם קרן יון 5 nA כדי ליצור את lamella.</li>
		<li>דק את lamella עם זרם קרן יון 1 nA הראשון ולאחר מכן עם זרם קרן יון 300 pA להגיע לעובי 1 מיקרומטר.</li>
	</ol></li>
	<li>הטה את המדגם ל- 7° כדי לבצע חיתוך J על הלאמלה להפרדה מהמצע.</li>
	<li>הטה את הדגימה ל- 0° (כלומר, בניצב לעמוד קרן האלקטרונים) וחבר את הלאמלה למחט המניפולטור באמצעות Pt (איור 5A).</li>
	<li>לאחר ההצמדה למיקרומניפולטור, הפרד את הלאמלה מהמצע עם החתך הסופי וקטע לאט לאט את המיקרומניפולטור(איור 5B).</li>
	<li>למקד את הקרן על הקצה העליון של שבב הטיה על gridbar, עמדת הרכבה lamella.</li>
	<li>הביאו את הלאמלה לאט לכיוון השבב ההטיה עם מחט המניפולטור (איור 6A).</li>
	<li>ליישר את lamella במרכז הפער 17 מיקרומטר בקצה העליון של שבב הטיה. הזז אותו באיטיות כלפי מטה עד שהוא בקושי נוגע במשטח השבב וריתוך הקצוות התחתונים של הלאמלה לשבב באמצעות Pt (איור 6B).</li>
	<li>חותכים את micromanipulator ללא lamella עם כרסום סיליקון לסגת micromanipulator.</li>
	<li>חבר את הקצוות העליונים של הלאמלה עם עקבות Pt לשתי האלקטרודות של שבב ההטיה לחיבורים חשמליים (איור 6C). הערה: TE ו- BE מקוצרים בשלב זה הן בצד השמאלי והן בצד ימין.</li>
	<li>דק את אזור המרכז של lamella תחילה באמצעות 300 pA, ולאחר מכן עם 100 קורות יון pA כדי להפוך את lamella פחות מ 100 ננומטר עובי (איור 6D)על ידי הטיית הדגימה מלפנים ומאורה על ידי 2° כדי להבטיח פרצופים מקבילים ועובי אחיד.</li>
	<li>פוליש את השכבה פגועת קרן היון עם מתח האצת קרן Ga של 5 kV בזווית של 5° אל פני השטח בשני הפנים.</li>
	<li>הסר את החיבור הקצר בין האלקטרודות העליונות והתחתון של ההתקן עם חתכי בידוד באזור הדליל כדי ליצור נתיב נוכחי מ- BE ל- TE דרך האזור הפעיל (איור 7A).</li>
	<li>הר את שבב ההטיה עם lamella על מחזיק שבב הטיה ולאחר מכן לטעון את מחזיק שבב הטיה לתוך תא TEM.</li>
	<li>חבר את החוטים ממחזיק השבב ההטיה למד המקור ולמחשב הבקרה. הערה: הנח בזהירות את חוטי החיבור כדי להקל על המתח ולמזער את כל התנודות במהלך הניסוי.</li>
	<li>המתן ללחץ התא TEM לרדת 4e-5 Torr ולאחר מכן להתמקד, astigmate, וליישר את קרן האלקטרונים על חתך רוחב של משטח lamella באמצעות ידיות בקרת TEM.</li>
	<li>יש למרוח מטאטא מתח או מתח קבוע במתחי הטיה שונים ולאסוף את המיקרוגרפים של TEM באתרו. הערה: נתונים הקשורים דפוסי עקיפה, ספקטרוסקופיית רנטגן עקיפת אלקטרונים (EDX), ספקטרוסקופיה אובדן אנרגיה אלקטרונית (EELS) מיפוי ניתן לאסוף גם במתחי הטיה שונים באתרו.</li>
</ol>

<ol><li>Kozma, R., Pino, R. E., Pazienza, G. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKozma%2C+R+%22Advances+in+Neuromorphic+Memristor+Science+and+Applications%22">Advances in Neuromorphic Memristor Science and Applications</a>. Kozma, R., Pino, R. E., Pazienza, G. E. , Springer. Netherlands. 9-14 (2012).</li>
<li>Pan, F., Gao, S., Chen, C., Song, C., Zeng, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+progress+in+resistive+random+access+memories%3A+Materials%2C+switching+mechanisms%2C+and+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+and+Engineering%3A+R%3A+Reports%22%5BJournal%5D)">Recent progress in resistive random access memories: Materials, switching mechanisms, and performance.</a> Materials Science and Engineering: R: Reports. 83, 1-59 (2014).</li>
<li>Zhou, Y., Ramanathan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mott+Memory+and+Neuromorphic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+IEEE%22%5BJournal%5D)">Mott Memory and Neuromorphic Devices.</a> Proceedings of the IEEE. 103 (8), 1289-1310 (2015).</li>
<li>Nirantar, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Situ+Nanostructural+Analysis+of+Volatile+Threshold+Switching+and+Non-Volatile+Bipolar+Resistive+Switching+in+Mixed-Phased+a-VOx+Asymmetric+Crossbars%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Electronic+Materials%22%5BJournal%5D)">In Situ Nanostructural Analysis of Volatile Threshold Switching and Non-Volatile Bipolar Resistive Switching in Mixed-Phased a-VOx Asymmetric Crossbars.</a> Advanced Electronic Materials. 5 (12), 1900605(2019).</li>
<li>Rupp, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Different+threshold+and+bipolar+resistive+switching+mechanisms+in+reactively+sputtered+amorphous+undoped+and+Cr-doped+vanadium+oxide+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Different threshold and bipolar resistive switching mechanisms in reactively sputtered amorphous undoped and Cr-doped vanadium oxide thin films.</a> Journal of Applied Physics. 123 (4), 044502(2018).</li>
<li>Ahmed, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inducing+tunable+switching+behavior+in+a+single+memristor%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Materials+Today%22%5BJournal%5D)">Inducing tunable switching behavior in a single memristor.</a> Applied Materials Today. 11, 280-290 (2018).</li>
<li>Nili, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+Resistive+Switching+in+Amorphous+Perovskite+Oxide+%28a-SrTiO3%29+Memristors%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanoscale Resistive Switching in Amorphous Perovskite Oxide (a-SrTiO3) Memristors.</a> Advanced Functional Materials. 24 (43), 6741-6750 (2014).</li>
<li>Ahmed, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent+amorphous+strontium+titanate+resistive+memories+with+transient+photo-response%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Transparent amorphous strontium titanate resistive memories with transient photo-response.</a> Nanoscale. 9 (38), 14690-14702 (2017).</li>
<li>Reuhman-Huisken, M. E., Vollenbroek, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+optimized+image+reversal+process+for+half-micron+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectronic+Engineering%22%5BJournal%5D)">An optimized image reversal process for half-micron lithography.</a> Microelectronic Engineering. 11 (1), 575-580 (1990).</li>
<li>Taha, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insulator-metal+transition+in+substrate-independent+VO2+thin+film+for+phase-change+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Insulator-metal transition in substrate-independent VO2 thin film for phase-change devices.</a> Scientific Reports. 7 (1), 17899(2017).</li>
<li>Booth, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlating+the+Energetics+and+Atomic+Motions+of+the+Metal-Insulator+Transition+of+M1+Vanadium+Dioxide%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Correlating the Energetics and Atomic Motions of the Metal-Insulator Transition of M1 Vanadium Dioxide.</a> Scientific Reports. 6, 26391(2016).</li>
<li>Lee, S., Ivanov, I. N., Keum, J. K., Lee, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epitaxial+stabilization+and+phase+instability+of+VO2+polymorphs%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Epitaxial stabilization and phase instability of VO2 polymorphs.</a> Scientific Reports. 6, 19621(2016).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

נייר זה מסביר את הפרוטוקול עבור באתרו הטיה עם מיקרוסקופ אלקטרונים שידור כולל תהליך הייצור של המכשיר, עיצוב gridbar להטיית שבב הרכבה, הכנת lamella הרכבה על שבב הטיה, ו TEM עם הטיה באתרו.
מתודולוגיית הייצור של התקנים חוצי נקודות, אשר ניתן לשנות בקלות עד מבנים crossbar, מוסבר. Ti capping של תחמוצת ונדיום הוא חיוני כדי לשלב תחמוצת ונדיום אמורפי, כי זה מתמוסס במים במהלך שלבי הייצור לאחר תצהיר-VOx. התקנים מיוצרים עם שני גדלים שונים עבור בדיקות חשמליות, 4 מיקרומטר x 4 מיק...

זיכרונות תחמוצת שינוי התנגדות משמשים יותר ויותר כגוש הבניין עבור זיכרון חדשני וארכיטקטורות לוגיקה בשל מהירות המיתוג התואמת שלהם, מבנה תאים קטן יותר, ואת היכולת להיות מתוכנן בקיבולת גבוהה תלת מימדי (3D) מערכי מוטותמוצלבים 1. עד כה דווח על סוגי מיתוג מרובים עבור התקני מיתוג התנגדותיים2,3. התנהגויות מיתוג נפוצות עבור תחמוצות מתכת הן חד קוטביות, דו קוטביות, מיתוג התנגדותי משלים ומיתוג סף נדיף. בנוסף למורכבות, דווח על תא בודד המציג ביצועימיתוגהתנגדותיים רב תכליתיים וכן 4,5,6.
שונות זו פירושה כי יש צורך בחקירות ננו-מבניות כדי להבין את המקורות של התנהגויות זיכרון שונות ומנגנוני מיתוג מתאימים כדי לפתח מיתוג תלוי מצב מוגדר בבירור עבור כלי מעשי. טכניקות שדווחו בדרך כלל כדי להבין את מנגנוני המיתוג הם פרופיל עומק עם ספקטרוסקופיית צילום רנטגן (XPS)7,8, ספקטרוסקופיית מסת יון משנית ננומטרית (ננו-SIMS)6, ספקטרוסקופיית פוטולומינציה לא הרסנית (PL)8, אפיון חשמלי בגודל ועובי שונים של תחמוצת תפקודית של התקנים, ננו-אינדנטציה7, מיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים (TEM), ספקטרוסקופיית רנטגן פיזור אנרגיה (EDX) וספקטרוסקופיה של אובדן אנרגיית אלקטרונים (EELS) על לאמלה חתך-חתך בתא TEM6,8. כל הטכניקות לעיל סיפקו תובנות משביעות רצון על מנגנוני המיתוג. עם זאת, ברוב הטכניקות, יותר מדגם אחד נדרש לניתוח, כולל התקנים בתוליים, electroformed, להגדיר ולאפס, כדי להבין את התנהגות המיתוג המלאה. זה מגביר את המורכבות הניסיונית וגוזל זמן. בנוסף, שיעורי הכשל גבוהים, מכיוון שאיתור חוט תת-נכבד במכשיר בגודל של כמה מיקרון הוא מסובך. לכן, בניסויים באתרו חשובים אפיונים ננו-מבניים כדי להבין מנגנוני פעולה, כפי שהם מספקים ראיות בניסויים בזמן אמת.
מוצג הוא פרוטוקול לניצוח באתרו TEM עם הטיה חשמלית עבור מתכת מבודד מתכת (MIM) ערימות של התקני מיתוג התנגדות אסימטריים חוצי נקודות. המטרה העיקרית של פרוטוקול זה היא לספק מתודולוגיה מפורטת להכנת lamella באמצעות קרן יון מיקוד (FIB) ובהגדרה ניסיונית situ עבור TEM והטיה חשמלית. התהליך מוסבר באמצעות מחקר מייצג של התקנים חוצי נקודות אסימטריים המבוססים על תחמוצת ונדיום אמורפית מעורבת שלבית (a-VOx)4. כמו כן מוצג תהליך הייצור של התקנים חוצי נקודות המשלבים-VOx, אשר ניתן לשנות בקלות עד crossbars, באמצעות תהליכי ייצור מיקרו ננו סטנדרטיים. תהליך ייצור זה חשוב מכיוון שהוא משלב במוטות מוצלבים -VOx שמתמוסס במים.
היתרון של פרוטוקול זה הוא כי עם lamella אחד בלבד, שינויים ננו-מבניים ניתן לראות ב- TEM, בניגוד לטכניקות אחרות, שבו מינימום של שלושה מכשירים או lamellae נדרשים. פעולה זו מפשטת באופן משמעותי את התהליך ומפחיתה את הזמן, העלות והמאמץ תוך מתן ראיות חזותיות מהימנות לשינויים ננו-מבניים בפעולות בזמן אמת. בנוסף, הוא מתוכנן עם תהליכי ייצור מיקרו ננו סטנדרטיים, טכניקות מיקרוסקופיה, ומכשירים בדרכים חדשניות כדי לבסס את החידוש שלה ולטפל בפערי המחקר.
במחקר הייצוגי המתואר כאן עבור-VOxמבוססי חוצה נקודות התקנים, פרוטוקול in situ TEM מסייע להבין את מנגנון המיתוג מאחורי מיתוג סף קוטבי ותנודתי4. ניתן להרחיב בקלותאת התהליך והמתודולוגיה שפותחו להתבוננות בשינויים ננו-מבניים ב- -VOx במהלך הטיית situ לטמפרטורת situ, ובטמפרטורת situ והטיה בו זמנית, על ידי החלפת שבב ההרכבה lamella, ולכל חומר אחר כולל שתי שכבות או יותר של חומר פונקציונלי במבנה מתכת-מבודד-מתכת דחוק. זה עוזר לחשוף את מנגנון הפעולה הבסיסי ולהסביר מאפיינים חשמליים או תרמיים.

<table><tbody><tr><td>מערכת עיבוד</td><td>התנגדות EVG</td><td>101</td><td></td></tr> אצטון <tr><td></td><td>Chem-Supply</td><td>AA008</td><td></td></tr><tr><td>שבב הטיה - שבב אלקטרוני</td><td>Protochips</td><td>E-FEF01-A4</td><td></td></tr><tr><td>מפתח</td><td>MMRC</td><td>AZ 400K</td><td></td></tr><tr><td>מאייד קרן אלקטרונים - PVD 75</td><td>Kurt J Leskar</td> PRO Line - מערכת <td></td> קרן יונים ממוקדת eKLipse <td></td></tr><tr><td></td><td>תרמו פישר - מערכת FEI</td><td>Scios DualBeamTM פלטות</td><td></td></tr><tr><td>חמות</td><td>Brewer Science Inc.</td><td>1300X</td><td></td></tr><tr><td>מגנטרון ספטרר</td><td>קורט J Leskar</td><td>PRO קו</td><td></td></tr><tr><td>מסכת יישור</td><td>קארל סוס</td><td>MA6</td><td></td></tr><tr><td>יישור ללא מסכה</td><td>מכשירי Heildberg</td><td>MLA150</td><td></td></tr><tr><td>מתנול</td><td>פישר מדעי</td><td>M/4056</td><td></td></tr><tr><td>Phototresist</td><td>MMRC</td><td>AZ 5412E</td><td></td></tr><tr><td>מקור Pt למאייד</td> <td>קרן אלקטרוניתUnicore</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מחזיק השבב האלקטרוני Fusion</td><td>Protochips</td><td>Fusion 350</td><td></td></tr><tr><td>Ti מקור למאייד קרן אלקטרונית</td> מיקרוסקופ אלקטרונים <td>שידור Unicore</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>JEOL</td><td>JEM 2100F</td><td></td></tr></tbody></table>

ב מיקרוסקופ אלקטרונים שידור situ עם הטיה והפיקה של מוטות אסימטריים המבוססים על מעורב שלבים a-vox

In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

ארכיטקטורת מוט מוצלב התנגדותית רצויה מאוד בתחום הזיכרונות הדיגיטליים בשל עלות נמוכה ויתרונות בצפיפות גבוהה. חומרים שונים מראים שונות במאפייני מיתוג התנגדותיים בשל האופי המהותי של החומר המשמש, מה שמוביל לאי התאמות בשטח בגלל מנגנוני הפעולה הבסיסיים. זה מדגיש את הצורך בטכניקה אמינה להבנת מנגנונים באמצעות תצפיות ננו-מבניות. פרוטוקול זה מסביר תהליך מפורט ומתודולוגיה של ניתוח ננו-מבני באתרו כתוצאה מהטיה חשמלית באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים (TEM). הוא מספק ראיות חזותיות ואמינות לשינויים ננו-מבניים בסיסיים בפעולות זיכרון בזמן אמת. כמו כן כלולה המתודולוגיה של ייצור ואפיונים חשמליים למבנים חוצי מוטות אסימטריים המשלבים תחמוצת ונדיום אמורפית. הפרוטוקול המוסבר כאן לסרטי תחמוצת ונדיום ניתן להרחיב בקלות לכל חומר אחר במבנה מתכת-דיאלקטרי-מתכת דחוק. מוטות חוצות מיתוג התנגדותיים צפויים לשרת את המעגלים הלוגיים והנוירומורפיים הניתנים לתכנות עבור התקני זיכרון מהדור הבא, בהתחשב בהבנת מנגנוני הפעולה. פרוטוקול זה חושף את מנגנון המיתוג בצורה אמינה, מתוזמן וחסכונית בכל סוג של חומרי מיתוג התנגדותיים, ובכך מנבא את תחולת המכשיר.

התוצאות שהושגו באמצעות פרוטוקול זה עבור התקני ההצלבה -VOx מוסברות באיור 8. איור 8A מציג את המיקרוגרף של TEM של הלאמלה שלם. כאן דפוסי עקיפה (inset) מצביעים על האופי האמורפי של סרט תחמוצת. עבור מדידות in situ TEM, מתחים מבוקרים הוחלו החל מ- 25 mV עד 8 V בשלבי 20 mV כאשר האלקטרודה התחתונה (BE) מוטה באופן חיובי ואלקטרודה עליונה (TE) מקורקעת. איור 8B מראה שב-4 וולט נוצר אזור גבישי מקומי בשכבת החמצון. כאן, <em...

מוצג כאן הוא פרוטוקול לניתוח שינויים ננו במהלך הטיה situ עם מיקרוסקופ אלקטרונים שידור (TEM) עבור מבנה מתכת-מבודד-מתכת מוערם. יש לו יישומים משמעותיים נגד מיתוג מוטות מוצלבים עבור הדור הבא של מעגלי לוגיקה לתכנות וחומרה neuromimicking, כדי לחשוף את מנגנוני הפעולה הבסיסיים שלהם וישימות מעשית.

ב מיקרוסקופ אלקטרונים שידור Situ עם הטיה והפיקה של מוטות אסימטריים המבוססים על מעורב שלבים a-VOx

Resistive switching crossbar architecture is highly desired in the field of digital memories due to low cost and high-density benefits. Different ...

בפרוטוקול זה, אנו מראים את תהליך הייצור של מכשירים צולבים המשלבים תחמוצת ונדיום אמורפית, שלמעשה מתמוססת במים. יתר על כן, פרוטוקול זה עוזר לנו לשפר את ההבנה שלנו לגבי שינויים ננו-מבניים במהלך פעולות ההטיה. פרוטוקול זה מאפשר ניתוח ויזואלי של שינויים ננו-מבניים הקשורים להטיית התקן, וניתן להרחיב אותו לכל מבנה התקן מתכת-מבודד-מתכת התואם לוואקום גבוה. ניתן להרחיב פרוטוקול זה בקלות כדי לבצע טמפרטורה או טמפרטורה במקום ולהטות יחד ניתוח כדי לחשוף את שינויי הרמה האטומית המתרחשים בתוך המכשיר. כדי לעצב את החלק התחתון של האלקטרודה של מכשיר הצלב עם פוטו-רזיסט, סובב תחילה את הפוטו-רזיסט על הפרוסה ב-3000 סיבובים לדקה, לפני אפייה רכה ב-95 מעלות צלזיוס למשך 60 שניות. לאחר מכן, השתמש בלייזר של 405 ננומטר כדי לחשוף את המכשיר ל-25 מילי-ג'אול לסנטימטר רבוע, ולאפות ב-120 מעלות צלזיוס למשך 120 שניות. השתמש בלייזר של 400 ננומטר כדי לחשוף את ההתקן בהצפה של 21 מילי-וואט לסנטימטר רבוע, והשתמש במפתח כדי לפתח את התבנית. שטפו את המכשיר במים נטולי יונים, והשתמשו במערכת שקיעת אדים פיזית כדי להפקיד 10 ננומטר טיטניום ו-100 ננומטר פלטינה על תבנית המצע בשכבה הראשונה. כדי להרים את המתכות המופקדות, הנח את המצע באמבט אצטון למשך כ-20 דקות לפני הפעלת רעידות אולטרסאונד למשך שתי דקות ושטיפה באצטון ואלכוהול איזופרופיל. חזור על התהליך עד להשגת הוופלים הנקיים. חזור על אותו פוטוליתוגרפיה, או תהליך דפוס, כדי לעצב את השכבה השנייה של תחמוצת ונדיום אמורפית ואת השכבה השלישית על החלק העליון של האלקטרודה עם טיטניום 20 ננומטר ופלטינה 200 ננומטר. להרכבת שבב ההטיה, יש לנקות תחילה את השבב בצלחת פטרי מזכוכית מלאה באצטון עם סיבוב עדין למשך שתי דקות. לאחר הכביסה, העבירו את הצ'יפס לצלחת פטרי מלאה במתנול למשך שתי דקות נוספות של סיבוב לפני שתנשפו את השבב יבש עם חנקן בלחץ נמוך. יישר את שבב ההטיה המיובש בתעלות מרובעות של מוט הרשת, והשתמש בברגים כדי לקבע את מכסה הרשת על שבב ההטיה, ולסיים את מיקום השבב האלקטרוני על הרשת. כדי להרכיב את שבב ההטיה עם למלה, השתמש בסרט פחמן מוליך כדי להרכיב את הדגימה החדשה שהוכנה על בדל מתכת, והעמיס את הבדל לתא קרן יונים ממוקדת. מרחו סרט נוסף על הדגימה להארקה כדי למנוע בעיות טעינה, וטענו את מוט הרשת המותקן על שבב ההטיה בתא בזווית של 52 מעלות. השתמש בלוח הבקרה הפיזי ובתוכנה של המיקרוסקופ כדי להתמקד, כמו וליישר את אלומת האלקטרונים על משטח דגימה, ולבדוק את הגובה האוצנטרי של מיקום הדגימה הממוקדת וצירוף המקרים של האלומה עבור אלומות האלקטרונים והיונים. לחץ על התוכנית AutoTem כדי להפעיל את התוכנית במיקום הדגימה הממוקד, והשתמש בכרסום סיליקון כדי ליצור סמני יישור צולבים. הפקידו שכבת מגן פחמן בעובי 1.5 מיקרומטר על שטח 20/5 מיקרומטר בין סמני היישור, והשתמשו בזרם קרן של 5 ננו-אנגסטרום כדי לטחון תעלות משני צידי שכבת המגן על הפחמן. דק את הלמלה עם זרמי קרן יונים של 1 ננו-אנגסטרום ו-300 פיקואנגסטרום כדי להגיע לעובי של 1 מיקרומטר. הטה את הדגימה לשבע מעלות כדי לבצע חיתוך J על הלמלה להפרדה מהמצע. כדי לחבר את הלמלה למחט המניפולטור, הטה את הדגימה לאפס מעלות והשתמש בפלטינה כדי לחבר את הלמלה למחט. לאחר החיבור למניפולטור המיקרו, השתמש בחיתוך סופי כדי להפריד את הלמלה מהמצע ולמשוך לאט את המניפולטור המיקרו. מקד את הקורה בקצה העליון של שבב ההטיה על הרשת, והשתמש במחט כדי להביא את הלמלה לאט לכיוון שבב ההטיה. יישר את הלמלה במרכז הפער של 17 מיקרומטר בקצה העליון של שבב ההטיה, והזיז לאט את הפער כלפי מטה עד שהוא בקושי נוגע במשטח השבב. השתמש בפלטינה כדי לרתך את הקצוות התחתונים של הלמלה לשבב, והשתמש בכרסום סיליקון כדי לחתוך את המניפולטור המיקרו מהלמלה. החזר את המניפולטור המיקרו, וחבר את הקצוות העליונים של הלמלה עם עקבות פלטינה לשתי האלקטרודות של שבב ההטיה. הטיית הדגימה קדימה ואחורה בשתי מעלות כדי להבטיח פנים מקבילות ועובי אחיד. השתמש בקרן רצופה של 300 פיקואנגסטרום ו-100 פיקואנגסטרום כדי לדלל את האזור המרכזי של הלמלה לעובי של פחות מ-100 ננומטר. ללטש את השכבה שנפגעה מקרן היונים עם מתח האצת קרן הגליום של חמישה קילו-וולט בזווית של חמש מעלות לפני השטח בשני הפנים, והשתמש בחיתוכי בידוד באזור המדולל כדי להסיר את החיבור הקצר בין האלקטרודות העליונות והתחתונות של המכשיר כדי ליצור נתיב זרם מלמטה לאלקטרודה העליונה דרך האזור הפעיל. לאחר מכן, הרכיב את שבב ההטיה עם הלמלה על מחזיק שבב ההטיה, וטען את מחזיק שבב ההטיה לתוך תא מיקרוסקופ אלקטרוני השידור. להדמיית מיקרוסקופ אלקטרונים שידור באתר, חבר בזהירות את החוטים ממחזיק השבב המוטה למד המקור ולמחשב בקרה. כאשר לחץ תא המיקרוסקופיה האלקטרונית של ההולכה יורד לערך הרצוי, השתמש בכפתורי הבקרה של מיקרוסקופ אלקטרוני שידור כדי למקד וליישר את קרן האלקטרונים על חתך רוחב של משטח הלמלה, ולהפעיל מטאטאות מתח, לאסוף את מיקרוגרפי מיקרוסקופ האלקטרונים של ההולכה באתר. לאחר מכן ניתן להבחין בשינויים ננו-מבניים באתרם המתרחשים בתוך הלמלה על יישום הטיה. בתמונה זו ניתן לצפות במיקרוגרף מייצג של מיקרוסקופ אלקטרונים שידור של הלמלה השלמה. דפוסי העקיפה בשיבוץ מצביעים על האופי האמורפי של סרט התחמוצת. בארבעה וולט נוצר אזור גבישי מקומי בשכבת התחמוצת. בניתוח זה, מרווח d היה 0.35 ננומטר, המתאים למישור 011 של שלב תחמוצת הונדיום M1. בחמישה וולט, ניתן לראות בתוך התחמוצת איי גביש מקומיים מרובים המכוונים לכיוונים שונים ביחס למצע. ניכר מרווח d של 0.27 ננומטר המתאים לשלב תחמוצת הונדיום A ומרווח d של 0.26 ננומטר המתאים לשלב תחמוצת הונדיום M1. בשישה וולט, moir

in-situ-transmission-electron-microscopy-with-biasing-fabrication

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

כאן אנו מתארים הליך כדי לדמיין מתחמים ויראליים בנוזל ברזולוציית ננומטר באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים שידור.

במקום TEM של מכלולים ביולוגיים בנוזל

מתואר השימוש בהדמיית ניגודיות של ערוץ אלקטרונים במיקרוסקופ אלקטרונים סורק כדי לאפיין פגמים בסרטים דקים הטרו-אקספיטציאליים III-V/Si. שיטה זו מניבה תוצאות דומות למיקרוסקופ אלקטרונים שידור תוכנית, אך בפחות זמן משמעותית עקב היעדר הכנת דגימה נדרשת.

הדמיה ניגודיות אלקטרונים תקשור לראפיד III-V Heteroepitaxial אפיון

מיקרוסקופ אלקטרונים דו-ממדי בקנה מידה גדול (EM), או ננוטומיה, הוא יישום כלל-רקמתי של EM ברזולוציה ננומטרית. כאן אנו מתארים שיטה אוניברסלית לננו-טומיה המיושמת כדי לחקור את מוח זחל דג הזברה בבריאות ובפגיעה מוחית לא פולשנית.

סריקה הילוכים בקנה מידה גדול מיקרוסקופית אלקטרונים (Nanotomy) של בריאה ונפצעו דג הזברה המוח

דוח זה מתאר פרוטוקול הכנת דגימה ותנאי הדמיה ספציפיים לביצוע טומוגרפיה אלקטרונית של שידור סריקה של דגימות ביולוגיות עבות.

הכנה תצפית של דגימות ביולוגיות העבה ידי סריקת הילוכים אלקטרונים טומוגרפיה

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לשילוב יעיל של פנים בלוקים סדרתיים וקרן יון ממוקדת סריקת מיקרוסקופ אלקטרוני כדי למקד את אזור העניין. זה מאפשר חיפוש יעיל, בשלושה ממדים, ואיתור אירועים נדירים בתחום השקפה גדול.

לימודי ממוקדות באמצעות פנים בלוק טורי וקרן יון ממוקדת סריקה אלקטרון מיקרוסקופ

אנו מציגים פרוטוקול כדי ללמוד את התפלגות המיטוסקופיה ורשתית העין בתאים שלמים לאחר שינוי גנטי באמצעות מיקרוסקופ האור והנפח האלקטרונים כולל ascorbate peroxidase 2 ו לחזרת peroxidase צביעת, שינוי סדרתי של תאים עם ובלי גן היעד באותו מקטע, והדמיה טורית דרך אלקטרון מיקרוסקופ.

הדמיה של מיקרוסקופיה ואנדופלזמית באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים באור ונפח

מטרת פרוטוקול זה היא לכוון הידבקות תאים וצמיחה לאזורים ממוקדים של רשתות למיקרוסקופיה קריו-אלקטרונית. זה מושג על ידי החלת שכבה נגד עכירות כי הוא ablated בדפוסים שצוינו על ידי המשתמש ואחריו תצהיר של חלבוני מטריצה חוץ תאית באזורים בדוגמת לפני זריעת התא.

רשתות מיקרוסקופיות אלקטרוניות של שידור מיקרו-מפזרנינג למיקום תאים ישירים בתהליכי עבודה של טומוגרפיה קריו-אלקטרונים של תאים שלמים

פתחנו תא עצמאי נוזלי, המאפשר הדמיה באמצעות נוזלים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני הילוכים. תהליכים דינמיים של חלקיקים בנוזל יכולים להתגלות בזמן אמת עם רזולוצית המשנה ננומטר.

חושף תהליכים דינמיים של חומרים בנוזלים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני הילוכים סלולריים נוזלי

ההתמוטטות הדיאלקטרית תלוית-הזמן (TDDB) בערימות חברור על-השבב היא אחד ממנגנוני הכשל הקריטיים ביותר עבור התקנים מיקרו-אלקטרוניים. מאמר זה מדגים את ההליך של ניסוי TDDB באתרו במיקרוסקופ אלקטרוני התמסורת, הפותח אפשרות לחקור את מנגנון הכשל במוצרים מיקרו-אלקטרוניים.

בפילוח של טרנספורמטור Situ זמן תלוי בהילוכי אלקטרונים מיקרוסקופים: אפשרות להבין את מנגנון הכשל בהתקני מייקרו-אלקטרוניים

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לפברק תאים סולריים אורגני סרט דק באמצעות coater למות מיני חריץ ומאפייני מבנה אונליין הקשורים באמצעות טכניקות פיזור synchrotron.

ייצור הדפסת תאים סולריים heterojunction הגורף באתרו אפיון מורפולוגיה

למד ניתוח שינויים ננו-מבניים במבני מתכת-מבודד-מתכת בעזרת מיקרוסקופ אלקטרונים בהעברה עם הטיה. השיטה חושפת מנגנוני מיתוג התנגודתיות ליישומים במעגלים לוגיים מתוכנתים ובחומרה נוירומימטית.

ב מיקרוסקופ אלקטרונים שידור Situ עם הטיה והפיקה של מוטות אסימטריים המבוססים על מעורב שלבים a-VO_x

גלה סרטונים נוספים