(A) Detta är en illustration av RRAM-matrisen där varje minnescell består av en filament (inlagd mellan två elektroder). I jämförelse med den omgivande isolatormatrisen, ett antal nanofilament bildas i bulkoxiden. (B) Detta är ett grundläggande element i en RRAM-cell. Kontroll av det elektriska fältet leder till olika motståndstillstånd. (C) Lokaliserad bildning av ledande filament i en tunn TiO2-film visas. Till vänster visas konduktivitetskartan som registrerats av CAFM. Till höger visas samma aktuella kartläggning i 3D. Kredit:Yuanmin Du/National U.Singapore
Minne baserat på elektriskt inducerade "resistiva switching"-effekter har genererat ett stort intresse bland ingenjörer som söker efter snabbare och mindre enheter eftersom resistiv switching skulle möjliggöra en högre minnestäthet.
Forskare har testat ett antal oxidmaterial för deras löfte i resistiva kopplingsminnen, och nu har ett team av forskare i Singapore visat hur ledande nanofilament i amorf titandioxid (TiO) 2 ) tunna filmer skulle kunna användas för resistiva omkopplingsanordningstillämpningar.
Yuanmin Du, Andrew Thye Shen Wee och forskare från National University of Singapore och Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) i Singapore, beskriva deras resultat i journalen AIP avancerar .
Hur resistiv omkoppling fungerar
Grundidén med en resistiv omkopplingsanordning är att en oxid, som normalt fungerar som en isolator, kan omvandlas till en ledare, skapa en nanoskala filament genom att använda en tillräckligt hög spänning. Med en RRAM-enhet (Resistive Random-Access Memory) som består av en enda filament, två distinkta motståndstillstånd ("1" och "0") kan erhållas genom en enkel process av filamentbrott och återbildning.
Konduktiviteten hos de tunna oxidfilmerna kan justeras genom att ändra avsättningsförhållandena. "Under mätningarna av den avsatta amorfa TiO 2 baserade resistiva omkopplingsanordningar, det visade sig att de tunna oxidfilmerna initialt har god konduktivitet. Detta innebär att en initialiseringsprocess för högt elektriskt genombrott inte krävs, som rapporterats i många andra omkopplingsenheter som använder högisolerande oxidtunna filmer, " säger Du. "The Conductive Atomic Force Microscopy (CAFM)-experimenten bekräftade ytterligare att det är möjligt att bilda ledande filament i tunna oxidfilmer genom en lokal övergång av ett elektriskt fält."
Detta forskarteam tillämpade både CAFM och KPFM (Kelvin Probe Force Microscopy), ett unikt tillvägagångssätt som möjliggjorde förklaringen av de observerade resistiva omkopplingsfenomenen. Istället för att behandla filamentära och gränssnittseffekter separat som tidigare, båda effekterna integrerades i en filament-gränssnittsmodell, som kan hjälpa till att vägleda designen av RRAM-baserade enheter.
Bevisen på hög densitet och jämnt fördelade nanofilament antyder att minnesceller med hög densitet kan tillverkas med hjälp av sådana tunna oxidfilmer. Sådana material är lovande för framtida tillämpningar. Den lilla dimensionen av det formade glödtråden ger stora fördelar jämfört med nuvarande teknologi, som Du förklarar. "Förutom TiO 2 , vi tror att många andra oxider också kan ha liknande egenskaper."
