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

Preparación de Materiales

Caracterización

Modelado

Microfabricación

Esquema de Trabajo tiempo de trabajo

Elección de los electrodos

Muestras Bulk(CNEA) AGL, PL

Preparación de Materiales

Caracterización por Pulsos Eléctricos

Eléctrica

Caracterización

Modelo de movimiento de vacancias aumentada por campo eléctrico

Modelado

Microfabricación

Esquema de Trabajo tiempo de trabajo

Conceptos de RS(MJS, MJR)

Diferentes mediciones de RDiferentes mediciones de RI V

Diferentes mediciones de RDiferentes mediciones de RI V

Memorias Multi - NivelMemorias Multi - Nivel Existe una diferencia de un orden de magnitud entre los valores asociados al contacto D y al A.

Memorias Multi - NivelMemorias Multi - Nivel Existe una diferencia de un orden de magnitud entre los valores asociados al contacto D y al A.

Memorias Multi - NivelMemorias Multi - Nivel Existe una diferencia de un orden de magnitud entre los valores asociados al contacto D y al A.

Memorias Multi - NivelMemorias Multi - Nivel Existe una diferencia de un orden de magnitud entre los valores asociados al contacto D y al A.

Aproximación Teórico - ExperimentalAproximación Teórico - Experimental

Modelo !Modelo !

• Resistividad depende Oxígeno. Mn-O-Mn.• Unidimensional• 3 regiones

R high

R low

Oxide

Interfacemetal BULK

Alto E

Bajo E

Perfiles de VacanciasPerfiles de Vacancias

Variaciones del UmbralVariaciones del Umbral

Diferentes estados iniciales. Estados intermedios. V positivos, el umbral se modifica. V negativos, el umbral es el mismo.

Excelente acuerdo entre experimentos y simulaciones. El campo eléctrico controla la conmutación.

AcumulaciónAcumulación

Publications

1) “Hysteresis Switching Loops in Ag - Manganite memristive interfaces”N. Ghenzi, M. J. Sanchez, F. Gomez-Marlasca, P. Levy and M. J. Rozenberg.J. Appl. Phys. 107, 093719 (2010).

2) “Understanding forming in bipolar resistive switching oxides”F. Gomez-Marlasca, N. Ghenzi, M. J. Rozenberg and P. Levy.Appl. Phys. Lett. 98, 042901 (2011).

3) “Asymmetric pulsing for reliable operation of titanium/manganite memristors”F. Gomez-Marlasca, N. Ghenzi, P. Stoliar, M. J. Sánchez, M. J. Rozenberg, G.Leyva and P. Levy.Appl. Phys. Lett. 98, 123502 (2011).4) “Resistive Switching In Ag-TiO2 Contacts”.N. Ghenzi, F. Gomez Marlasca, P. Stoliar and P. Levy.PhysicaB(2012), doi:10.1016/j.physb.2011.12.034.5) “Optimization of resistive switching performance ….”.N. Ghenzi , María José Sánchez , M. J. Rozenberg , F.G. Marlasca, P. Stoliar,D. Rubi and P. LevyJ. Appl. Phys. 111, 084512 (2012) 6) “Electron transport mechanisms in metal-manganite memristive interfaces”.F. Gomez-Marlasca, N. Ghenzi, A. G. Leyva, C. Albornoz, …..Submitted to Journal of Applied Physics (2012).7) “Discrete-time feedback-loop to set the state of memristive devices”.P.Stoliar, P.Levy, M.Rozenberg, M.J.Sánchez, F.G.Marlasca and N.Ghenzi. Submitted to Advanced Functional Materials (2012).

Publications

1) “Hysteresis Switching Loops in Ag - Manganite memristive interfaces”N. Ghenzi, M. J. Sanchez, F. Gomez-Marlasca, P. Levy and M. J. Rozenberg.J. Appl. Phys. 107, 093719 (2010).

2) “Understanding forming in bipolar resistive switching oxides”F. Gomez-Marlasca, N. Ghenzi, M. J. Rozenberg and P. Levy.Appl. Phys. Lett. 98, 042901 (2011).

3) “Asymmetric pulsing for reliable operation of titanium/manganite memristors”F. Gomez-Marlasca, N. Ghenzi, P. Stoliar, M. J. Sánchez, M. J. Rozenberg, G.Leyva and P. Levy.Appl. Phys. Lett. 98, 123502 (2011).4) “Resistive Switching In Ag-TiO2 Contacts”.N. Ghenzi, F. Gomez Marlasca, P. Stoliar and P. Levy.PhysicaB(2012), doi:10.1016/j.physb.2011.12.034.5) “Optimization of resistive switching performance ….”.N. Ghenzi , María José Sánchez , M. J. Rozenberg , F.G. Marlasca, P. Stoliar,D. Rubi and P. LevyJ. Appl. Phys. 111, 084512 (2012) 6) “Electron transport mechanisms in metal-manganite memristive interfaces”.F. Gomez-Marlasca, N. Ghenzi, A. G. Leyva, C. Albornoz, …..Submitted to Journal of Applied Physics (2012).7) “Discrete-time feedback-loop to set the state of memristive devices”.P.Stoliar, P.Levy, M.Rozenberg, M.J.Sánchez, F.G.Marlasca and N.Ghenzi. Submitted to Advanced Functional Materials (2012).

Congresos

1) School "Experimental Techniques Using Synchrotron Light"CITEDEF (ex-CITEFA), Villa Martelli (22 to June 26, 2009).2) 94ª National Meeting of Physics (Physics Association of Argentina)Buenos Aires, Argentina (14 to September 19, 2009).3) Argentine School of Microelectronics, Technology and ApplicationsCAB, Bariloche, Argentina (22 to September 26, 2009).4) Conference "Solid '09“Valparaiso, Chile (11 to November 13, 2009).5) School of Thin Films and Nanostructures.CAC, Buenos Aires, Argentina (22 to 26 February 2010).6) X Meeting CNEA "Nanostructured Surfaces and Materials 2010"CAB, Bariloche, Rio Negro, Argentina (11 to May 14, 2010).7) 95ª National Meeting of Physics (Physics Association of Argentina)Buenos Aires, Argentina (15 to September 21, 2010).8) Argentina School of Microelectronics, Technology and ApplicationsUniversidad de la Republica, Montevideo, Uruguay (1 to October 6, 2010).9) XI Meeting CNEA "Nanostructured Surfaces and Materials 2011".CAC, Buenos Aires, Argentina (15 to May 18, 2011).10) Conference "Solid '11"Tucuman, Argentinae (8 to November 11, 2011).

Congresos

1) School "Experimental Techniques Using Synchrotron Light"CITEDEF (ex-CITEFA), Villa Martelli (22 to June 26, 2009).2) 94ª National Meeting of Physics (Physics Association of Argentina)Buenos Aires, Argentina (14 to September 19, 2009).3) Argentine School of Microelectronics, Technology and ApplicationsCAB, Bariloche, Argentina (22 to September 26, 2009).4) Conference "Solid '09“Valparaiso, Chile (11 to November 13, 2009).5) School of Thin Films and Nanostructures.CAC, Buenos Aires, Argentina (22 to 26 February 2010).6) X Meeting CNEA "Nanostructured Surfaces and Materials 2010"CAB, Bariloche, Rio Negro, Argentina (11 to May 14, 2010).7) 95ª National Meeting of Physics (Physics Association of Argentina)Buenos Aires, Argentina (15 to September 21, 2010).8) Argentina School of Microelectronics, Technology and ApplicationsUniversidad de la Republica, Montevideo, Uruguay (1 to October 6, 2010).9) XI Meeting CNEA "Nanostructured Surfaces and Materials 2011".CAC, Buenos Aires, Argentina (15 to May 18, 2011).10) Conference "Solid '11"Tucuman, Argentinae (8 to November 11, 2011).

Elección de los electrodos

Muestras Bulk(CNEA) AGL, PL

Tamaños caracteristicos

TemperaturaTiempos Caracteristicos

Preparación de Materiales

TiO2 Dip Coating(Química Cnea) MCF

Caracterización por Pulsos Eléctricos

Eléctrica

Caracterización

Modelo de movimiento de vacancias aumentada por campo eléctrico

Modelado

Microfabricación

SEM

Perfilómetria

Conductivo AFM

Topografia AFM

Microscopía

Esquema de Trabajo tiempo de trabajo

Conceptos de RS(MJS, MJR)

Testeo de RSCaracterización de

parámetros

Elección de los electrodos

Muestras Bulk(CNEA) AGL, PL

Tamaños caracteristicos

TiO2 Sputtering(INTI, CNEA) LF, AF

TemperaturaTiempos Caracteristicos

Preparación de Materiales

TiO2 Dip Coating(Química Cnea) MCF

Caracterización por Pulsos Eléctricos

Eléctrica

Caracterización

Modelo de movimiento de vacancias aumentada por campo eléctrico

Modelado

MicrofabricaciónFabricación de Micro

Dispositivos

SEM

Perfilómetria

Conductivo AFM

Topografia AFM

Microscopía

Esquema de Trabajo tiempo de trabajo

Conceptos de RS(MJS, MJR)

Testeo de RSCaracterización de

parámetros

Elección de los electrodos

Muestras Bulk(CNEA) AGL, PL

Tamaños caracteristicos

TiO2 Sputtering(INTI, CNEA) LF, AF

TemperaturaTiempos Caracteristicos

Defectos Inducidos

Preparación de Materiales

TiO2 Dip Coating(Química Cnea) MCF

Caracterización por Pulsos Eléctricos

Eléctrica

Caracterización

Modelo de movimiento de vacancias aumentada por campo eléctrico

Simulaciones de Dinámica Moleculary Elementos Finitos

Modelado

MicrofabricaciónSistemática con varios dieléctricos y

tipos de electrodos

Fabricación de Micro Dispositivos

SEM

Perfilómetria

Conductivo AFM

Topografia AFM

Microscopía

Microhaz oxígeno

Tandar uniforme

Gamma Cell

Irradiación

Esquema de Trabajo tiempo de trabajo

Modelado multiescala(SJ)

Conceptos de RS(MJS, MJR)

Gracias por Gracias por su atenciónsu atención

Resistive Switching: SimulacionesResistive Switching: Simulaciones

Eth~ 22-27 u.a en ambas transiciones L a H. Los perfiles de las densidades de vacancias saturan en el umbral. El campo eléctrico local en la interfaz derecha muestra importante variaciones relativas en comparación con la interfaz izquierda. El campo eléctrico en la interfaz izquierda en el panel 1 casi duplica el valor de aquél en el panel 2.

Los perfiles de campo eléctrico son similares en los dos casos. Los perfiles de las densidades de vacancias tienen valores mayores que en los casos 1 y 2 en concordancia con un mayor valor de R. Diferencia entre los perfiles de densidades de vacancias entre HR y LR El campo eléctrico en la interfaz izquierda en el panel 1 casi duplica el valor de aquél en el panel 2.

Dependencia con Corriente de ComplianzaDependencia con Corriente de Complianza

Slide apoyo 1

Temperatura – Fase de MagnelliTemperatura – Fase de Magnelli

Slide apoyo 2

Slide apoyo 3

Slide apoyo 4

Slide apoyo 5

Improved Endurance of Resistive Switching TiO2 Thin Film by Hourglass Shaped Magnelli Filaments

Slide apoyo 6

Slide apoyo 7

Slide apoyo 8

Slide apoyo 8 BisSlide apoyo 8 Bis

URSURSSlide apoyo 9

BRSBRSSlide apoyo 10

Conmutación BipolarConmutación Bipolar

Conmutación BipolarConmutación Bipolar

Conmutación BipolarConmutación Bipolar

20 umLift OffLift Off20 um

Slides de apoyo varios

URSURS

Estado del Arte en RSEstado del Arte en RS

• Resistive switching (RS) aparece tanto en sistemas de óxidos binarios (TiO2, NiO,...) como con sistemas de muchos más componentes (LPCMO, YBCO, ...).

• Estructuras propuestas y con pruebas de concepto demuestran potencialidad como memorias y para una generación radicalmente nueva de componentes electrónicos.

• Dos tipos de comportamiento se observan dependiendo del material; unipolar y bipolar. Alguna correlación con óxidos binarios y ternarios. TiO2 y NiO especiales

•No hay un consenso sobre la fisica involucrada:• Origen de la polaridad y relación a los materiales.• Resistencia de interfaces vs filamentaria. • Mecanismos:

• Defectos inducidos térmicamente ?• Inyección de portadores calientes ?• Migración iónica ?• Por que se requiere un proceso de “formación electrica”?

OBJETIVOOBJETIVO

Lograr memorias avanzadas más alla del estado del arte: Lograr memorias avanzadas más alla del estado del arte:

Entender la Física del RS

Correlación Material – Polaridad (Uni-, Bi- polar) RS interfaz (IRS) (prop área)

Filamentario RS (FRS) (ind área)

Correlation IRS, FRS & Unip, Bip

Química de Defectos, Tensión, Relación con rompìmiento dieléctrico en oxidos del gate en dispositivos SC

Mecanismos: Termicamente inducidos,

Inyección Electrones /trapping, Electromigración Cation-Anion Correlación Polaridad - Mecanismo

Explorar y determinar materiales para la respuesta óptima en la respuesta Explorar y determinar materiales para la respuesta óptima en la respuesta de los dispositivos.de los dispositivos.

Explorar y explotar cambios que ocurren concominantemente con el Explorar y explotar cambios que ocurren concominantemente con el switching electronico. Por ejemplo: respuesta óptica, magnética, térmica, ...switching electronico. Por ejemplo: respuesta óptica, magnética, térmica, ...

Explorar movimiento ionico e ingeniería de defectos en la nanoescala Explorar movimiento ionico e ingeniería de defectos en la nanoescala como una nueva metodología hacia ingeniería de dispositivos.como una nueva metodología hacia ingeniería de dispositivos.

RESULTADOSRESULTADOS

Estrategias hacia EFRS (ver los siguientes slides)

SputteringSputtering

Aja ATC orionAja ATC orion

LitografíaLitografía EVG 620 EVG 620

Luz UV