Mecanismos de conducción en memristores basados en CuO

S. GLIOSCA, G. MARCHETTI, C. ACHA; A. KLEIMAN, A. MÁRQUEZ

Bariloche

Conferencia; 107° Reunión de la Asociación Física Argentina; 2022

AFA

La resistencia eléctrica de algunas interfaces óxido-metal puede modificarse en forma no-volátil, controlada y reversible mediante la aplicación de pulsos eléctricos de amplitud, signo y duración convenientes. Estas junturas puedan dar lugar a dispositivos, llamados memristores, que, según la magnitud, diversidad y durabilidad de los cambios resistivos experimentados, podrán emplearse tanto para la obtención de memorias electrónicas permanentes, como para emular propiedades neuromórficas, es decir, reproducir los comportamientos eléctricos de sinapsis o hasta de neuronas, pudiéndose así contar con las piezas básicas para conformar sistemas nerviosos de estado sólido [1].El origen microscópico del efecto memristivo puede ser diverso, dependiendo del óxido involucrado y de la interfaz metal-óxido existente. Hace algunos años que nuestro grupo se centra en estudiar memristores cuyo cambio de resistencia está basado en la electromigración del oxígeno, lo que produce cambios en el dopaje local del óxido y modifica el proceso de conducción eléctrica. A pesar de este origen común del cambio resistivo, el mecanismo de conducción dominante puede resultar variado y depender fuertemente de las propiedades eléctrónicas de la interfaz metal-óxido o bien de las propiedades del volumen del propio óxido. Determinar este origen resulta fundamental a la hora de diseñar y optimizar las propiedades de un dispositivo para su uso en memorias o en circuitos neuromórficos.En este trabajo presentamos la síntesis y caracterización de memristores basados en CuO. Se conformaron dispositivos con estructura de condensador metal/óxido/metal. Se depositó CuOx (400 nm) sobre acero al carbono (SAE 1010) mediante la técnica de arco catódico, empleando un cátodo de Cu en atmósfera de O2 a una presión de trabajo del orden de 10 Pa. Los sustratos de acero fueron mantenidos a 350 ºC. Los electrodos superiores se realizaron depositando Pt (45 nm) mediante la técnica de sputtering y se definió su morfología empleando máscaras de litografía. Se realizaron caracterizaciones morfológicas y estructurales, así como eléctricas. Particularmente, se estudiaron los ciclos de histéresis resistiva, las características corriente-tensión y la dependencia en frecuencia de su impedancia, a distintas temperaturas, en el rango de 80 K a 300 K, con el fin de poner en evidencia los efectos producidos por la conmutación resistiva sobre los parámetros microscópicos relevantes [2]. Aquí mostramos que el mecanismo dominante es del tipo SCLC con presencia de desorden, y que la existencia de un diodo Schottky en cada interfaz metal-óxido, se ve minimizada por la existencia de desorden composicional, lo que favorece la existencia de canales de fuga, asociados a zonas conductoras con características óhmicas.Referencias[1] Para más información, 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 los mecanismos principales existentes y los parámetros microscópicos asociados.