23 Kasım 2020 (Nanowerk Haberleri) Dirençli anahtarlamalı bellek cihazları, şu anda kullanılan bilgisayar bellek teknolojisine göre çeşitli avantajlar sunar. MIPT Atomik Katman Biriktirme Laboratuvarı'ndan araştırmacılar, elektrot yüzey morfolojisinin dirençli anahtarlamalı bellek hücresinin özellikleri üzerindeki etkisini incelemek için Kore'deki meslektaşlarıyla güçlerini birleştirdi. Daha kalın elektrotların daha fazla yüzey pürüzlülüğüne sahip olduğu ve belirgin şekilde daha iyi hafıza hücresi özellikleriyle ilişkili olduğu ortaya çıktı. Araştırma bulguları şu adreste yayınlandı: ACS Uygulamalı Malzemeler ve Arayüzler (“Atomik Katmanda Biriktirilen Ru Elektrot Yüzey Morfolojisinin TaO'nun Dirençli Anahtarlama Özellikleri Üzerindeki EtkisixTemelli Bellek Yapıları”). Geçiş metali oksitleri gibi bazı malzemeler, uygulanan voltaj altında dielektrik durumdan iletken duruma geçebilir ve tekrar geri dönebilir. Bu etki, kalıcı depolama için son derece umut verici bir teknoloji olan dirençli rastgele erişim belleğinin temelini oluşturur. Geçiş metal oksitlerine dayanan RRAM cihazları, düşük enerji tüketimi, büyük dayanıklılık, genişletme kolaylığı ve hızlı çalışma ile karakterize edilir ve birçok şirketi bu teknolojiye yatırım yapmaya teşvik eder. Dirençli bir bellek hücresi, anahtarlama voltajının uygulandığı iki elektrot arasına yerleştirilmiş bir yalıtım katmanına sahip katmanlı bir yapıdır. Hücrenin özellikleri elektrotlar arasındaki malzemenin yanı sıra elektrotların bileşimine ve şekline de bağlıdır. Bir elektrotun titanyum nitrürden, diğerinin ise platinden yapılması yaygındır. Ancak platin, kuru aşındırma özelliğinin olmaması nedeniyle modern yarı iletken teknolojisiyle uyumlu değildir. Bu durum, 3 boyutlu dikey bellek yapılarının üretimini mümkün kılan, atomik katman biriktirme (ALD) için uygun olma gibi başka bir avantaja sahip olan rutenyum için geçerli değildir. Çalışmanın ortak yazarı ve Üniversitenin Elektronik, Fotonik ve Moleküler Fizik Okulu'ndan MIPT doktora öğrencisi Aleksandra Koroleva şu yorumu yaptı: "Elektrot kalınlığının hafıza hücresi parametrelerini nasıl etkilediğini araştırmak için, değişen sayıda atomik katman biriktirme döngüsüne sahip rutenyum elektrotları geliştirdik. Daha sonra atomik kuvvet mikroskobu kullanarak elektrotların yüzeyini inceledik." Ekip, ALD katmanlarının sayısı arttıkça elektrot yüzeyindeki tanecik boyutunun 5 nanometreden 70 nanometreye çıktığını buldu. Araştırmacılar, tantal oksit bazlı RRAM'de alt elektrot olarak farklı kalınlıklardaki rutenyum filmlerinin performansını test etti; daha kalın ve dolayısıyla daha pürüzlü elektrotların aslında bellek cihazının temel performans özelliklerini, yani kararlılığını ve dayanıklılığını iyileştirdiğini gösterdi. Rutenyum film kalınlığının arttırılması, her iki durumda da daha düşük bir bellek hücresi direncine ve düşük ve yüksek direnç durumları arasında daha yüksek bir direnç oranına neden oldu. Elektrot pürüzlülüğünün arttırılması aynı zamanda şekillendirme ve anahtarlama voltajlarını da azalttı ve cihazın dayanıklılığını etkileyici bir şekilde 50 milyon anahtarlama döngüsüne çıkardı. Bulgularını açıklamak için ekip, rutenyum elektrot yüzeyindeki büyük tanecikler üzerindeki elektrik alanı dağılımını yansıtan basitleştirilmiş bir model önerdi. Açıklama iletken atomik kuvvet mikroskobu ile doğrulandı. "Bulgularımız, yeni tipteki hafıza hücrelerinin nasıl büyük ölçüde geliştirilebileceğine dair bilgiler sunuyor. Elektrot olarak kullanılan daha kalın rutenyum filmleri daha pürüzlü yüzeylere sahiptir. Bu da taneciklerin yamaçlarında yerel olarak geliştirilmiş elektrik alanı alanlarının oluşmasına neden oluyor ve bu da cihazın temel performans özelliklerini artırıyor.

Kaynak: https://feeds.nanowerk.com/~/639148435/0/nanowerk/agwb~Perfect-imperfection-Electrode-defects-boost-resistive-memory-efficiency.php