Mecanismos de conducción en memristores basados en CuO

SANTIAGO GLIOSCA; GABRIEL MARCHETTI; ARIEL KLEIMAN; ADRIANA MÁRQUEZ; CARLOS ACHA

Bariloche

Congreso; 107ª Reunión Nacional de la AFA; 2022

AFA

La resistencia electrica de algunas interfaces oxido-metal puede modicarse en forma no-volatil, controladay reversible mediante la aplicacion de pulsos electricos de amplitud, signo y duracion convenientes. Estas junturaspuedan dar lugar a dispositivos, llamados memristores, que, segun la magnitud, diversidad y durabilidadde los cambios resistivos experimentados, podran emplearse tanto para la obtencion de memorias electronicaspermanentes, como para emular propiedades neuromorcas, es decir, reproducir los comportamientos electricosde sinapsis o hasta de neuronas, pudiendose as contar con las piezas basicas para conformar sistemas nerviososde estado solido [1].El origen microscopico del efecto memristivo puede ser diverso, dependiendo del oxido involucrado y de lainterfaz metal-oxido existente. Hace algunos a~nos que nuestro grupo se centra en estudiar memristores cuyocambio de resistencia esta basado en la electromigracion del oxgeno, lo que produce cambios en el dopaje localdel oxido y modica el proceso de conduccion electrica. A pesar de este origen comun del cambio resistivo, elmecanismo de conduccion dominante puede resultar variado y depender fuertemente de las propiedades electronicasde la interfaz metal-oxido o bien de las propiedades del volumen del propio oxido. Determinar este origen resultafundamental a la hora de dise~nar y optimizar las propiedades de un dispositivo para su uso en memorias o encircuitos neuromorcos.En este trabajo presentamos la sntesis y caracterizacion de memristores basados en CuO. Se conformaron dispositivoscon estructura de condensador metal/oxido/metal. Se deposito CuOx (400 nm) sobre acero al carbono(SAE 1010) mediante la tecnica de arco catodico, empleando un catodo de Cu en atmosfera de O2 a una presionde trabajo del orden de 10 Pa. Los sustratos de acero fueron mantenidos a 350 oC. Los electrodos superiores se realizarondepositando Pt (45 nm) mediante la tecnica de sputtering y se denio su morfologa empleando mascarasde litografa. Se realizaron caracterizaciones morfologicas y estructurales, as como electricas. Particularmente, seestudiaron los ciclos de histeresis resistiva, las caractersticas corriente-tension y la dependencia en frecuencia desu impedancia, a distintas temperaturas, en el rango de 80 K a 300 K, con el n de poner en evidencia los efectosproducidos por la conmutacion resistiva sobre los parametros microscopicos relevantes [2]. Aqu mostramos queel mecanismo dominante es del tipo SCLC con presencia de desorden, y que la existencia de un diodo Schottkyen cada interfaz metal-oxido, se ve minimizada por la existencia de desorden composicional, lo que favorece laexistencia de canales de fuga, asociados a zonas conductoras con caractersticas ohmicas.Referencias[1] Para mas informacion, ver http://www.scholarpedia.org/article/Resistive switching.[2] Ver en C. Acha et al, APL 109 (2016) 011603 y JAP 121 (2017) 134502, ejemplos de losmecanismos principales existentes y los parametros microscopicos asociados.