La mémoire basée sur des effets de "commutation résistive" induits électriquement a suscité un grand intérêt parmi les ingénieurs à la recherche de dispositifs plus rapides et plus petits, car la commutation résistive permettrait une densité de mémoire plus élevée.

Les chercheurs ont testé un certain nombre de matériaux d'oxyde pour leur promesse dans les mémoires à commutation résistive, et maintenant une équipe de chercheurs à Singapour ont démontré comment les nano-filaments conducteurs dans le dioxyde de titane amorphe (TiO 2 ) des films minces pourraient être utilisés pour des applications de dispositifs de commutation résistifs.

Yuanmin Du, Andrew Thye Shen Wee et des chercheurs de l'Université nationale de Singapour et de l'Agence pour la science, Technologie et Recherche (A*STAR) de Singapour, décrire leurs résultats dans le journal Avances AIP .

Comment fonctionne la commutation résistive

L'idée de base d'un dispositif de commutation résistif est qu'un oxyde, qui agit normalement comme un isolant, peut être transformé en conducteur, créer un filament nanométrique en utilisant une tension suffisamment élevée. Avec un dispositif RRAM (Resistive Random-Access Memory) composé d'un seul filament, deux états de résistance distincts ("1" et "0") peuvent être obtenus par un simple processus de rupture et de reformation du filament.

La conductivité des films minces d'oxyde peut être ajustée en changeant les conditions de dépôt. "Pendant les mesures du TiO amorphe tel que déposé 2 dispositifs de commutation résistifs basés, il a été constaté que les films minces d'oxyde ont initialement une bonne conductivité. Cela implique qu'un processus d'initialisation de claquage électrique élevé n'est pas nécessaire, comme indiqué dans de nombreux autres dispositifs de commutation utilisant des films minces d'oxyde hautement isolants, " dit Du. "Les expériences de microscopie à force atomique conductrice (CAFM) ont en outre confirmé qu'il est possible de former des filaments conducteurs dans des films minces d'oxyde par une transition localisée par un champ électrique."

Cette équipe de recherche a appliqué à la fois CAFM et KPFM (Kelvin Probe Force Microscopy), une approche unique qui a permis d'expliquer les phénomènes de commutation résistive observés. Au lieu de traiter séparément les effets filamenteux et interfaciaux comme précédemment, les deux effets ont été intégrés dans un modèle d'interface filament, ce qui pourrait aider à guider la conception de dispositifs basés sur RRAM.

La preuve de nanofilaments à haute densité et uniformément répartis implique que des cellules de mémoire à haute densité pourraient être fabriquées en utilisant de tels films minces d'oxyde. De tels matériaux sont prometteurs pour des applications futures. La petite dimension du filament formé offre de grands avantages par rapport à la technologie actuelle, comme l'explique Du. "En plus du TiO 2 , nous pensons que de nombreux autres oxydes pourraient également avoir des propriétés similaires."