Преимущества неидеальных электродов

Существуют материалы, которые способны менять своё состояние из диэлектрического в проводящее и наоборот под воздействием электрического напряжения.

При этом такие характеристики как пороговое напряжение, соотношение сопротивлений и ряд прочих свойств определяются тем веществом, которое находится между электродами. Именно эта особенность лежит в основе функционирования резистивной памяти с произвольным доступом. Данный вид памяти, по мнению учёных, является самым перспективным видом энергозависимой памяти. Резистивные запоминающие устройства, работающие на базе оксидов переходных металлов обладают малым энергопотреблением, долгим сроком службы, возможностью расширения и быстрым действием. Это преимущества делают разработку таких типов памяти весьма перспективной, что мотивирует промышленные компании финансировать исследования в данной области.

Принципом формирования ячейки памяти такого вида является создание слоистой структуры, помещённой между 2-мя электродами, находящимися под переключающим напряжением. При этом важно отметить, что характеристики ячейки памяти будут различаться при использовании разных веществ между электродами, а также при изменении самих электродов. На данный момент оптимальными веществами для изготовления электродов являются нитрид титана и платина. Проблема заключается в том, что платина не может быть применена с полупроводниковыми структурами в компьютерных системах. Решением данного вопроса стало использование рутения, который, во-первых, прекрасно совместим с полупроводниками в компьютерных системах, а, во-вторых , электроды из рутения допустимо изготавливать по технологии атомно-слоевого осаждения, что, в свою очередь, позволяет создавать трехмерные вертикальные структуры памяти.

Исследователи выяснили, что с ростом осаждаемых слоёв величина зёрен на поверхности электрода может колебаться от 5 до 70 нанометров. Следующим шагом стало применение рутениевой плёнки как нижнего электрода в архитектуре резистивной памяти на базе оксида титана. Оказалось, что утолщение слоя рутения влечёт увеличение соотношения значений сопротивления в диэлектрическом и проводящем состояниях, а также снижение резистивности ячейки в каждом из этих состояний. Помимо этого, усиление шероховатостей на рутениевом электроде стало причиной уменьшения напряжений формовки и переключения. Но и это еще не всё. Примечательно, что всё это обусловило существенный рост ресурса устройства. Учёным удалось добиться показателя в 50 млн циклов перезаписи для ячеек памяти с максимальной шероховатостью поверхности электрода. Таким образом, увеличение шероховатости электрода ведёт к росту времени функционирования и энергоэффективности ячейки памяти.

Источник: rlocman.ru