Motivación: Memorias No Volátiles.Motivación: Memorias No Volátiles.

ObjetivosObjetivos

Caracterizar el efecto de memoria en óxidos simples y complejos a Caracterizar el efecto de memoria en óxidos simples y complejos a través de mediciones de R, C, por topografía y/o por Rayos X. través de mediciones de R, C, por topografía y/o por Rayos X.

Entender los mecanismos físicos que gobiernan el cambio de Entender los mecanismos físicos que gobiernan el cambio de resistencia debido a la aplicación de pulsos eléctricos. resistencia debido a la aplicación de pulsos eléctricos.

Simulación de los resultados experimentales rescatando los Simulación de los resultados experimentales rescatando los principales ingredientes de los sistemas involucrados.principales ingredientes de los sistemas involucrados.

Microfabricación de prototipos de Dispositivos de Memorias No Microfabricación de prototipos de Dispositivos de Memorias No Volátiles por medio de técnicas usadas en la industria microeléctronica.Volátiles por medio de técnicas usadas en la industria microeléctronica.

Resistive Switching: LPCMOResistive Switching: LPCMO

Ana Gabriela LeyvaAna Gabriela LeyvaLaboratorio de Química Laboratorio de Química

CACCACLaLa0.1250.125PrPr0.30.3CaCa0.3250.325MnOMnO33

Resistive Switching: Diferentes Mediciones de RResistive Switching: Diferentes Mediciones de R

Experimento y Modelo para SimulacionesExperimento y Modelo para Simulaciones

• Cambio del Umbral de ConmutaciónCambio del Umbral de Conmutación• Correlación entre la Dinámica de Vacancias Correlación entre la Dinámica de Vacancias simuladas y los valores de R medidos. simuladas y los valores de R medidos. • Perfiles de E, V, Perfiles de E, V, y y • Dependencia en el tiempo de los parámetrosDependencia en el tiempo de los parámetros

Modelo !Modelo !

Simulaciones: LPCMOSimulaciones: LPCMO

Dependencia en Temperatura Manganitas

Resistive Switching: TiOResistive Switching: TiO22

Leticia Granja – Cecilia Leticia Granja – Cecilia Fuertes – Galo Soler IlliaFuertes – Galo Soler IlliaLaboratorio de Química Laboratorio de Química

CACCACTiOTiO2 2 - Dip Coating- Dip Coating

Motivación Motivación Ag/TiO Ag/TiO2-x2-x/Si/Si

• Óxidos simples: NiO, TiOÓxidos simples: NiO, TiO2 ….2 ….

• Pulsos de polaridad opuesta (Bipolar) Pulsos de polaridad opuesta (Bipolar) • Pulsos de la misma polaridad (Unipolar). Pulsos de la misma polaridad (Unipolar). • Ambas Polaridades. Ambas Polaridades. • Mecanismo del RS no clarificado. Mecanismo del RS no clarificado. • Aplicaciones: Memorias, FPGA, redes Aplicaciones: Memorias, FPGA, redes

neuronales, circuitos analógicos, ….neuronales, circuitos analógicos, ….

Ag/TiOAg/TiO2-x2-x/Si/Si

FormingForming

Simulaciones TiO2Simulaciones TiO2

HSL en TiO2

MicrofabricaciónMicrofabricación

Se inicia un proceso de fabricación de Se inicia un proceso de fabricación de muestras con ambos electrodos (superior e muestras con ambos electrodos (superior e inferior) depositados de manera controlada.inferior) depositados de manera controlada.

DISPOSITIVOS DE MEMORIAS DISPOSITIVOS DE MEMORIAS NO VOLÁTILESNO VOLÁTILES

Para ello se diseñó una matriz de barras Para ello se diseñó una matriz de barras cruzadas de electrodos metálicos con un cruzadas de electrodos metálicos con un filmfilm de de un óxido simple en el medio, de forma de un óxido simple en el medio, de forma de obtener varias junturas Metal – Óxido – Metalobtener varias junturas Metal – Óxido – Metal. .

Microfabricación: Dispositivos de MemoriaMicrofabricación: Dispositivos de Memoria

• 3 PASOS DE FOTOLITOGRAFÍA3 PASOS DE FOTOLITOGRAFÍA

• DISEÑO DE MÁSCARAS CON DISEÑO DE MÁSCARAS CON MARCAS DE ALINEACIÓNMARCAS DE ALINEACIÓN

Necesidad de realizar las Junturas Necesidad de realizar las Junturas en un Área de Sala Limpiaen un Área de Sala Limpia

Procesos Involucrados: Sputtering Evaporación Fotolitografía Dip-Coating Oxidación Térmica Lit-off

Micro Fabricación: Dispositivos de MemoriaMicro Fabricación: Dispositivos de Memoria

Microfabricación: Dispositivos de MemoriaMicrofabricación: Dispositivos de MemoriaImágenes de las Junturas ya fabricadas

Se lograron Se lograron dispositivos de dispositivos de memorias que memorias que funcionan del funcionan del orden de 10^4 orden de 10^4 vecesveces

Idealización teórica de las Junturas

PublicacionesPublicaciones

Appl. Phys. Lett. Appl. Phys. Lett. 9898, 042901 (2011)., 042901 (2011).

J. Appl. Phys. J. Appl. Phys. 107107, 033715 (2010)., 033715 (2010).

PublicacionesPublicaciones

Appl. Phys. Lett. Appl. Phys. Lett. 9898, 123502 (2011), 123502 (2011)

Physica B, enviado (2010).Physica B, enviado (2010).

Proyecto en Física y Química de Nuevos Proyecto en Física y Química de Nuevos Materiales. Efectos de memoria. Premio Materiales. Efectos de memoria. Premio

Dupont – Conicet; USD 25,000.Dupont – Conicet; USD 25,000.

ConclusionesConclusionesJ. Appl. Phys. J. Appl. Phys. 107107, 033715 (2010)., 033715 (2010). En esta publicación se demuestra un resultado En esta publicación se demuestra un resultado con potencial uso tecnológico: es posible disminuir el umbral de conmutación a con potencial uso tecnológico: es posible disminuir el umbral de conmutación a condición de fijar el estado de la interfaz. condición de fijar el estado de la interfaz.

Appl. Phys. Lett. Appl. Phys. Lett. 9898, 042901 (2011), 042901 (2011).. En esta publicación se encuentra la forma En esta publicación se encuentra la forma óptima de inicialización (forming) de las memorias en el modo bipolar. óptima de inicialización (forming) de las memorias en el modo bipolar.

Appl. Phys. Lett. Appl. Phys. Lett. 9898, 123502 (2011), 123502 (2011).. En esta publicación se desarrolla un algoritmo En esta publicación se desarrolla un algoritmo con el cual se logra una mejora sustancial en el funcionamiento de los dispositivos con el cual se logra una mejora sustancial en el funcionamiento de los dispositivos fabricados. fabricados.

SimulacionesSimulaciones sobre TiO2 y LPCMO que reproducen los resultados experimentales. sobre TiO2 y LPCMO que reproducen los resultados experimentales.

Experimentos de RRAMExperimentos de RRAM en TiO2 depositado por Dip Coating. en TiO2 depositado por Dip Coating.

Se comenzó y Se comenzó y se está optimizandose está optimizando un un proceso de Micro – Fabricación de proceso de Micro – Fabricación de Dispositivos de Memorias No VolátilesDispositivos de Memorias No Volátiles que involucran que involucran 3 PASOS DE LITOGRAFÍA3 PASOS DE LITOGRAFÍA. .

Se lograron dispositivos de memorias que funcionan del orden de 10^4 veces con Se lograron dispositivos de memorias que funcionan del orden de 10^4 veces con una relación entre los estados ON y OFF de 10 (1 orden de magnitud). una relación entre los estados ON y OFF de 10 (1 orden de magnitud).

Congresos y Viajes RealizadosCongresos y Viajes Realizados Escuela “Técnicas Experimentales Empleando Luz Sincrotrón”. CITEFA, Bs. As.

Escuela “Escuela Argentina de Microelectrónica, Tecnología y Aplicaciones 2009” Bariloche.

Congreso “Sólidos '09” Valparaíso, Chile.

Escuela de “Películas Delgadas y Nanoestructuras 2010”. Buenos Aires.

X Encuentro CNEA "Superficies y Materiales Nanoestructurados 2010”. Bariloche.

Escuela “Escuela Argentina de Microelectrónica, Tecnología y Aplicaciones 2010”. Montevideo, Uruguay.

Congreso “En las Fronteras de la Materia Condensada 2010”. Bs. As. Bs. As.

Gracias por su Gracias por su atenciónatención