Dépôt numérique
RECHERCHER

Mesures en haute résolution de (photo)conductivité sur des oxydes aux propriétés hystérétiques.

Moretti-Poisson, Mathieu (2013). Mesures en haute résolution de (photo)conductivité sur des oxydes aux propriétés hystérétiques. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'énergie et des matériaux, 203 p.

[img]
Prévisualisation
PDF
Télécharger (8MB) | Prévisualisation

Résumé

La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce résumé peut être lue en PDF.

Les technologies de stockage utilisées actuellement dans l’industrie de la nanoélectronique à base de semiconducteurs se rapprochent de leurs limites de miniaturisation. Un changement de paradigme s’impose. Il s’avère nécessaire de passer des mémoires capacitives à des mémoires résistives non volatiles. Plusieurs effets de commutation résistive utilisés à des fins de stockage ont été répertoriés dans la littérature. Toutefois, ce sont les effets de mémoire à changement de valence (VCM) et thermochimique (TCM) que l’on trouve dans les oxydes de métaux de transition qui s’avèrent les plus avantageux, car ils offrent un grand potentiel d’extensibilité lorsqu’ils sont intégrés dans une architecture de cellules mémoires à deux terminaux sous forme de grilles transversales passives. Les effets de mémoire VCM et TCM mentionnés ci-dessus font l’objet de modèles de commutation résistive reposant sur la création de lacunes d’oxygène et sur le contrôle de leur distribution, en filament (VCM) ou à l’interface (TCM), à l’intérieur d’une matrice isolante. Pour créer ces lacunes d’oxygène, il est nécessaire de passer par une étape de préparation électrique nommée l’électroformage. Celui-ci permet de faire passer un matériau d’un état vierge isolant à des états commutatifs résistifs. Parmi les oxydes de métaux de transition, le TiO2 constitue un matériau prometteur puisqu’il a déjà été intégré à 50 nm. De plus, la relative simplicité de sa composition chimique en fait un matériau prototype idéal pour arriver à une meilleure compréhension des processus régissant les phénomènes de commutation en jeu. Une telle compréhension s’avère essentielle afin d’établir les limites d’extensibilité des modifications morphologiques induites par les réactions d’oxydoréduction à l’origine de la création de lacunes d’oxygène, et des mécanismes de conduction à l’échelle nanométrique. Afin de procéder à la caractérisation du TiO2, la microscopie à force atomique en mode conduction (CAFM) utilisant une pointe d’une résolution latérale sous la dizaine de nano- mètres s’avère un outil approprié. Dans cette étude, elle a été utilisée pour cartographier et corréler avec précision la topographie et le courant électrique à tous les niveaux de dégradation de la résistance du TiO2 (état vierge, état électroformé, état de commutation résistive) sous l’influence de différents stimuli externes. De plus, afin d’évaluer l’impact de l’électroformage sur les limites d’extensibilité, celuici a été déclenché en utilisant des sondes métalliques de tailles et de morphologies variées sur des échantillons de TiO2 synthétisées par pulvérisation réactive et RF. Cette technique a permis de comprendre que la chaleur dégagée par effet Joule ainsi que l’oxygène gazeux relâché constituent les principales causes des modifications morphologiques du matériau et que leur contrôle précis s’avère essentiel afin de limiter la taille des régions actives de commutation générées par l’électroformage. Le rayon de région active minimum obtenu est de 4 nm. Par conséquent, on peut penser qu’il est possible dans un avenir rapproché de concevoir des architectures RRAM possédant une largeur de cellule minimum de cette taille. En outre, un effet de commutation non conventionnelle ne requérant pas d’électroformage a été investigué. Bien que ne constituant pas le but premier de cette étude, la puissance de la CAFM a fait en sorte qu’elle a été utilisée pour l’étude de l’effet photovoltaïque de volume identifié dans un oxyde quaternaire multiferroïque, le Bi2FeCrO6. Cette étude permet d’établir la relation qui existe à l’échelle locale entre les domaines ferroélectriques et la polarité du courant de court-circuit. Un modèle est proposé pour expliquer la relation observée. De plus, une méthode a été développée pour cartographier les quantités photovoltaïques mesurées.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Ruediger, Andreas
Co-directeurs de mémoire/thèse: Ross, Guy
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: nanoélectronique; semiconducteurs; mémoire à changement de valence; VCM
Centre: Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt: 09 juill. 2014 20:56
Dernière modification: 25 nov. 2015 13:57
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2154

Actions (Identification requise)

Modifier la notice Modifier la notice