resistiva sub-umbral en memristores de TiO2

N. GHENZI; D. RUBI; P. LEVY

Conferencia; XVI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2016

Las memorias de accesoaleatorio resistivas (ReRAM) son una de las alternativas más prometedoras parala próxima generación de memoriaselectrónicas no volátiles. Tal tecnología se basa en el fenómeno de  conmutación resistiva, que es el cambio de laresistencia eléctrica de un óxidopor medio de pulsos eléctricos. Muchos de los procesos físicos que confluyen en este concepto han  sido identificados, los cuales vandesde la re-localización controlada de iones enel óxido hasta la transición de Mott metal-aislante inducida por el campoeléctrico1-2. En este trabajo, estudiamos  junturas de Al / TiO2 / Au quepresentan características de conmutación resistiva. Los dispositivos fueron depositados por pulverizacióncatódica reactiva y los diversos patrones se definieron mediante litografía óptica estándar. Se caracterizaron los dispositivospor elipsometría, rayos X, FIB y SEM de alta resolución. Desde el renacimiento del estudio de la conmutación resistiva, sereconoció la capacidad de obtener varios niveles de resistencia en losdispositivos ReRAM 3. En determinadas condiciones se pueden obtenerestados de resistencia intermedios, que amplian la capacidad de guardarinformación más allá de los estados de resistencia alta y baja"digitales" (Fig. 1(a)), dando lugar a un modo de operación "analógico". Por ello nos focalizamos en las características eléctricas delas junturas. Obtuvimos 20 estados diferentes de memoria en la misma junturapor medio de un protocolo de escritura sensible al estado remanente 4.Generalmente la existencia de un estímulo umbral para la operación deescritura permite realizar mediciones de lectura de estos valores deresistencia remanente, siempre que el rango de lectura se mantenga por debajode cierto nivel predeterminado. En el caso particular de los dispositivospresentados, mediante la inyección de un estímulo cercano pero por debajo deeste umbral, aparece un memristor que conmuta su resistencia de forma analógicaen un modo que denominamos "sub-umbral" (Fig. 1(b)). De esta manera,la interfaz óxido - metal se encuentra en un modo de acumulación y agotamientode vacancias de oxígeno. O sea que, al regular las condiciones de escritura enuna región sub-umbral, la juntura cambia su resistencia en modo analógico. En resumen mostramos las característicaseléctricas de los niveles de resistencia intermedio en TiO2. Elaspecto novedoso de este trabajo es la comprobación de que no hay un claroumbral  para cambiar el dispositivo entredos estados diferentes; es decir, si se aplica un estímulo sub-umbral el tiemposuficiente, la amplitud mínima de tensión para conmutar el dispositivo se puedereducir tanto como se desee. Este estudio demuestra el excelente control que setiene del comportamiento memristivo del TiO2.