Estudio de la dinámica de los sistemas memristivos : efecto del ruido y la temperatura en el fenómeno de la conmutación resistiva

• Autores: Patterson, Germán A.
• Año de publicación: 2014
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Fierens, Pablo I.; Grosz, Diego Fernando
• Materia: CONMUTACION RESISTIVA; MEMRISTOR; RUIDO; TEMPERATURA; RESISTIVE SWITCHING; MEMRISTOR; NOISE; TEMPERATURE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El objetivo de esta Tesis es el de estudiar el efecto del ruido eléctricoy la temperatura en sistemas memristivos. Este tipo de sistemaspresenta el fenómeno conocido como conmutación resistiva (CR), enel cual se basan las memorias electrónicas ReRAM. Básicamente, la CR se caracteriza por el cambio abrupto de la resistencia eléctrica delmaterial ante la presencia de un campo eléctrico externo. Se comienzapor estudiar la influencia del ruido, tanto interno como externo,con un modelo memristivo sencillo. Según este modelo, solo el ruidointerno produce un efecto beneficioso, esto es, aumenta el contrasteresistivo. Luego, se presentan resultados de experimentos en unamuestra del tipo manganita donde el ruido externo aumenta el contrasteresistivo. Utilizando otro modelo que se encuentra en la literatura,se reproducen cualitativamente los resultados observados. Apartir de este estudio, se encuentran las características generales queun modelo de la dinámica de la CR debe cumplir para que el ruidoagregado externamente mejore el contraste resistivo tal como resultaen los experimentos. A continuación, se estudia el efecto combinado del ruido y la temperaturasobre la dinámica de la manganita. Se realizan experimentosa distintas temperaturas encontrando que el ruido aumenta el contrasteen todo el rango considerado. Se logran reproducir los resultadosexperimentales, combinando un modelo que describe la CR con unoque da cuenta del cambio resistivo con la temperatura. Se estudian,también, tiempos de relajación luego de excitar la muestra. Asociandodicha relajación a la difusión de vacancias de oxígeno, se estimanel coeficiente de difusión y la energía de activación, obteniéndose valoresconsistentes a los encontrados en la literatura. Finalmente, en esta Tesis se demuestra que el ruido produce unefecto beneficioso en el fenómeno de la CR. Este resultado puedeser relevante en el área de los sistemas de almacenamiento y procesamientode información, donde los altísimos niveles de integraciónelectrónica hacen que la presencia del ruido no pueda ser soslayada.
The objective of this Thesis is to study the effect of electrical noiseand temperature on memristive systems. These systems exhibitthe phenomenon of resistive switching (RS), which ReRam electronicmemories are based on. Basically, RS is characterized by an abruptchange of the resistance under the presence of an external electricfield. We begin by studying the influence of both internal and externalnoise using a simple memristive model. In this model, onlyinternal noise produces a beneficial effect, that is, leads to an increasein the resistive contrast. Then, results of experiments performed ona manganite sample are presented, showing that external noise doesindeed increase the resistive contrast. These results are qualitativelyreproduced by using another model found in the literature. Fromthis study, some general characteristics are found for a model aimedat describing the RS phenomenon in the presence of noise. Further on, we study the influence of both noise and temperatureon the dynamics of the manganite sample. Experiments are performedat different temperatures, and noise is found to increase theresistive contrast in the full temperature range. Experimental resultsare succesfully reproduced by combining a model that describes RSwith another model that accounts for the change of the resistancewith temperature. Relaxation times after pulsing are studied. Relatingthe relaxation process to oxygen-vacancy diffusion, the estimated activationenergies and diffusion coefficients are found consistent withpublished results. Finally, in this Thesis it is shown that noise has a beneficial effecton the phenomenon of RS. This finding may prove relevant in thearea of memory devices and data processing, where the high levelsof electronic integration render the presence of noise unavoidable.
Fil: Patterson, Germán A.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.