Estudio del comportamiento memristivo en films bicapa TiOx/TaOx - Leal Martir, Rodrigo Ernesto (2021)
En este trabajo se estudia la conmutación resistiva (RS, por sus siglas en inglés) en estructuras Pt/TiOx/TaOx/Pt. El efecto RS consiste en un cambio no volátil de la resistencia eléctrica de una estructura metal/óxido/metal ante la aplicación de estímulos eléctricos. El óxido de la estructura puede ser único o constar de algunas capas delgadas de diferentes óxidos. En este trabajo se utilizan dos capas, una de TiOx y otra de TaOx (film bicapa). Se analizan tanto el proceso de inicialización necesario para que el dispositivo muestre el efecto RS (electroformado) como el régimen de ciclado posterior en el cual se observa el RS. Para el modelado teórico de estos procesos se adaptó el modelo VEOV, que describe el efecto RS a partir de los cambios de resistividades locales inducidos por la electromigración de vacancias de oxígeno (VO) en regiones del dispositivo con campos eléctricos intensos. El film bicapa TiOx/TaOx fue crecido mediante la técnica de ablación láser PLD (Pulsed Laser Deposition) sobre un substrato de silicio platinizado, mientras que los electrodos superiores de Pt fueron elaborados mediante técnicas de microfabricación (combinación de litografía óptica con sputtering). La caracterización química y estructural realizada mediante TEM (Transmission Emmision Microscopy) y EDX (Energy Dispersive X-Ray Analysis) evidencia que existe un intercambio de VO entre el dispositivo y la atmósfera durante el proceso de electroformado. El análisis experimental de la respuesta eléctrica muestra que el electroformado consta de dos etapas. Por otro lado, los lazos de resistencia remanente (HSL) obtenidos resultan cuadrados y con dos sentidos de giro opuestos, lo cual evidencia la existencia de dos interfaces donde se da el efecto RS. Estas dos interfaces pueden activarse selectivamente utilizando un protocolo de estímulos adecuado. Mediante el modelo VEOV se simularon satisfactoriamente tanto el proceso de electroformado como los HSL medidos de forma experimental, analizando la dinámica de intercambio de VO entre tres zonas del film con distintas características. Con el fin de reproducir el proceso de electroformado, se incluyó en las simulaciones el intercambio de VO con el medio ambiente, el cual debió suprimirse durante el ciclado para lograr HSL cualitativamente similares a los medidos experimentalmente.