Исследователи протестировали ряд оксидных материалов на предмет их перспективности в резистивной коммутационной памяти, и теперь группа исследователей в Сингапуре продемонстрировала, как проводящие нанонити в тонких пленках из аморфного диоксида титана (TiO2) могут быть использованы для резистивных коммутационных устройств.
Юаньминь Ду, Эндрю Тай Шен Ви и исследователи из Национального университета Сингапура и Агентства по науке, технологиям и исследованиям (A * STAR) Сингапура описывают свои результаты в журнале AIP Advances, который выпускается AIP Publishing.
Как работает резистивное переключение
Основная идея резистивного переключающего устройства заключается в том, что оксид, который обычно действует как изолятор, может быть преобразован в проводник, создавая нить накала нанометрового размера, используя достаточно высокое напряжение. С устройством RRAM (резистивной оперативной памяти), состоящим из одной нити, два различных состояния сопротивления ("1" и "0") могут быть получены посредством простого процесса разрыва нити и ее повторного формирования.
Проводимость тонких оксидных пленок можно регулировать, изменяя условия осаждения. «В ходе измерений резистивных коммутационных устройств на основе аморфного TiO2 после осаждения было обнаружено, что тонкие оксидные пленки изначально обладают хорошей проводимостью. Это означает, что процесс инициализации высокого электрического пробоя не требуется, как сообщается во многих других переключающих устройствах, использующих тонкие оксидные пленки с высокой изоляцией », — говорит Ду. «Эксперименты с проводящей атомно-силовой микроскопией (CAFM) дополнительно подтвердили, что возможно образование проводящих волокон в тонких оксидных пленках посредством локализованного перехода под действием электрического поля."
Эта исследовательская группа применила как CAFM, так и KPFM (зондовую силовую микроскопию Кельвина), уникальный подход, который позволил объяснить наблюдаемые явления резистивного переключения. Вместо того чтобы рассматривать филаментарные и межфазные эффекты отдельно, как это делалось ранее, оба эффекта были интегрированы в одну модель филаментного интерфейса, которая могла бы помочь при проектировании устройств на основе RRAM.
Доказательства высокой плотности и равномерно распределенных нанонитей предполагают, что ячейки памяти высокой плотности могут быть изготовлены с использованием таких тонких оксидных пленок. Такие материалы перспективны для будущего применения. Как объясняет Ду, небольшой размер сформированной нити обеспечивает большие преимущества по сравнению с существующими технологиями. «Помимо TiO2, мы считаем, что многие другие оксиды также могут иметь аналогичные свойства."