Thesis: Untersuchung der Schaltkinetik in resistiv schaltenden SrTiO3-Zellen

Resistive nanoionische Speicher (ReRAMs) bilden eine Gruppe von multifunktionalen, hochdichten und ultraschnellen Speichern, die künftig als Ersatz u.a. für Flash-Speicher oder in sogenannten neuromorphen Systemen eingesetzt werden können. Das Speicherkonzept von ReRAMs beruht auf einer Widerstandsänderung des aktiven Materials auf der Nanometer-Skala. Diese Widerstandsänderung in Metall-Isolator-Metall-Strukturen entsteht durch elektrisch-induzierte lokale Redoxreaktionen in Übergangsmetalloxiden. Dabei können die Schaltphänomene mit unterschiedlicher Spannungspolarität erzeugt werden.

Während der Schaltprozess in der sogenannten counter-eightwise Schaltrichtung („An-Schalten“ mit negativen Spannungen) sehr gut charakterisiert und verstanden ist, sind die Details des eightwise-Schaltvorgangs („An-Schalten“ mit positiven Spannungen) noch unklar. Im Rahmen der Masterarbeit soll die Kinetik des Schaltvorgangs durch Spannungspulse mit Pulslängen über viele Größenordnungen untersucht werden (Nanosekunden bis Sekunden). Die experimentellen Daten werden anschließend anhand von Modellen analysiert (z.B. mit dem Mott-Gurney Gesetz für Ionenbewegung in Oxiden und der Butler-Volmer Gleichung für Elektrodenreaktionen)

Das Masterprojekt wird am IWE2 (RWTH Aachen) und am PGI-7 (Forschungszentrum Jülich) durchgeführt und beinhaltet folgende Aufgaben:

Herstellung epitaktischer SrTiO3-Schichten mittels gepulster Laserdeposition am electronic oxide cluster in Jülich (aktive Schicht der Bauelemente)
Strukturierung von Speicherzellen durch Fotolithografie
Elektrische Charakterisierung der SrTiO3-Speicherzellen durch Strom-Spannungs-Sweeps und Spannungespulse im Bereich von Nanosekunden bis Sekunden
Analyse der Schaltkinetik anhand mathematischer Modelle

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

Forschungszentrum Jülich - PGI-7 - Elektronische Materialien

Abschlussart

Masterarbeit

Ansprechpartner/in

Dr. Christoph Bäumer
Forschungszentrum Jülich GmbH, PGI-7

Tel. 02461-61-5339
E-mail: c.baeumer@fz-juelich.de

Branche

Forschung und Entwicklung

Anforderungen

Studierende der Physik, Elektrotechnik, Materialwissenschaften

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