Διατάξεις μνήμης δισταθμικής αντίστασης με τροποποιημένες διεπιφάνειες ηλεκτροδίων

Μελετήθηκε διεξοδικά ο σχεδιασμός, η υλοποίηση και ο χαρακτηρισμός διατάξεων μη-πτητικής μνήμης δισταθμικής αντίστασης (Resistive Random Access Memories – ReRAM) της με μεταβλητά ηλεκτρόδια για διάφορους τύπους μονωτικού υλικού. Ο τύπος των διατάξεων ReRAM που εξετάστηκαν είναι της δομής «μέταλλο- μονωτής – μέταλλο» (Metal – Insulator – Metal, MIM) και «μέταλλο – μονωτής – ημιαγωγός» (Metal – Insulator – Semiconductor, MIS). Συνολικά, εξετάστηκαν δυο διαφορετικές κατηγορίες διατάξεων με βάση τον τύπο του μονωτικού υλικού: 1) Διατάξεις μη-πτητικής μνήμης δισταθμικής αντίστασης με βάση το νιτρίδιο (νιτρίδιο του πυριτίου - Si3N4)ως μονωτικό υλικό για διάφορους τύπους μετάλλου ως πάνω και κάτω ηλεκτρόδιο. 2) Διατάξεις μη-πτητικής μνήμης δισταθμικής αντίστασης με βάση οξείδια (Οξείδιο του ταντάλου - TaOx, οξείδιο του χαφνίου – HfOx). Ο χαρακτηρισμός των διατάξεων συμπεριέλαβε: 1) Τον μορφολογικό / οπτικό χαρακτηρισμό των διατάξεων ώστε να εξεταστεί η επιφανειακή δομή των υλικών. Πιο συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκαν επιτυχώς μετρήσεις μικροσκοπίας μετάδοσης ηλεκτρονίων υψηλής ανάλυσης (HR-TEM), μικροσκοπία ατομικής δέσμης (AFM), φασματοσκοπία μάζας δευτερογενών ιόντων (SIMS). Επιπλέον, εκτελέστηκαν και μετρήσεις φασματοσκοπίας Raman για τον χαρακτηρισμό του στρώματος γραφενίου που χρησιμοποιήθηκε στις διατάξεις. 2) Τον ηλεκτρικό χαρακτηρισμό των διατάξεων ώστε να καθοριστεί η συμπεριφορά τους σε επίπεδο ολοκληρωμένου κυκλώματος, με χρήση των μετρήσεων ρεύματος – τάσης (I-V) αλλά και φασματοσκοπίας σύνθετης αντίστασης (C-F). Για τις διατάξεις μνημών με βάση οξείδια πραγματοποιήθηκαν και μετρήσεις κυκλικής βολταμετρίας (Cyclic voltammetry). Επίσης, εξετάστηκε η χρήση του γραφενίου ως μεταβλητό ηλεκτρόδιο στις διατάξεις αυτές.