Geheugen op basis van elektrisch geïnduceerde "resistive switching" -effecten hebben veel interesse gewekt bij ingenieurs die op zoek zijn naar snellere en kleinere apparaten, omdat resistive switching een hogere geheugendichtheid mogelijk zou maken.

Onderzoekers hebben een aantal oxidematerialen getest op hun belofte in resistieve schakelgeheugens, en nu heeft een team van onderzoekers in Singapore aangetoond hoe geleidende nanofilamenten in amorf titaniumdioxide (TiO ₂ ) dunne films kunnen worden gebruikt voor toepassingen met resistieve schakelapparatuur.

Yuanmin Du, Andrew Thye Shen Wee en onderzoekers van de National University of Singapore en het Agency for Science, Technologie en Onderzoek (A*STAR) van Singapore, beschrijf hun resultaten in het tijdschrift AIP-vooruitgang .

Hoe resistief schakelen werkt

Het basisidee van een resistief schakelapparaat is dat een oxide, die normaal als een isolator werkt, kan worden omgevormd tot een dirigent, het creëren van een gloeidraad op nanoschaal door een voldoende hoge spanning te gebruiken. Met een RRAM-apparaat (Resistive Random-Access Memory) bestaande uit een enkele gloeidraad, twee verschillende weerstandstoestanden ("1" en "0") kunnen worden verkregen door een eenvoudig proces van filamentbreuk en hervorming.

De geleidbaarheid van de dunne oxidefilms kan worden aangepast door de depositieomstandigheden te veranderen. "Tijdens de metingen van het als afgezette amorfe TiO ₂ gebaseerde resistieve schakelapparaten, er werd gevonden dat de dunne oxidefilms aanvankelijk een goede geleidbaarheid hebben. Dit houdt in dat een hoog initialisatieproces voor elektrische storingen niet vereist is, zoals gerapporteerd in veel andere schakelapparaten die zeer isolerende dunne oxidefilms gebruiken, " zegt Du. "De Conductive Atomic Force Microscopy (CAFM) experimenten bevestigden verder dat het mogelijk is om geleidende filamenten te vormen in dunne oxidefilms door een gelokaliseerde overgang door een elektrisch veld."

Dit onderzoeksteam paste zowel CAFM als KPFM (Kelvin Probe Force Microscopy) toe, een unieke benadering die de verklaring van de waargenomen resistieve schakelfenomenen mogelijk maakte. In plaats van filamentaire en grensvlakeffecten afzonderlijk te behandelen, zoals eerder gedaan, beide effecten werden geïntegreerd in één filament-interfacemodel, die kunnen helpen bij het ontwerp van op RRAM gebaseerde apparaten.

Het bewijs van hoge dichtheid en uniform verdeelde nanofilamenten impliceert dat geheugencellen met hoge dichtheid kunnen worden gemaakt met behulp van dergelijke dunne oxidefilms. Dergelijke materialen zijn veelbelovend voor toekomstige toepassingen. De kleine afmeting van het gevormde filament biedt grote voordelen ten opzichte van de huidige technologie, zoals Du uitlegt. "Naast TiO ₂ , we geloven dat veel andere oxiden ook vergelijkbare eigenschappen kunnen hebben."