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Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER

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6 INTEGRATION VON

6 INTEGRATION VON METHYL-SILSESQUIOXAN mit Werten aus der Literatur vergleichbar, die an amorphen SiO 2 -Strukturen mit Cu- Top-Elektrode erfasst wurden [128]. In dieser Arbeit wurde sich für die geringeren Spannungen und damit generell für die Verwendung von Ag-Top-Elektroden entschieden. Ferner war die Herstellung von Cu-Elektroden mittels Nanoimprint- Lithographie zunächst nicht möglich. Da die Imprint-Anlage in einem CMOS-Reinraum installiert wurde, in dem die Gefahr der Cu-Kontamination besteht, war die Prozessierung von Cu-beschichteten Wafern hier nicht möglich. Anzahl der Bauelemente [%] 30 25 20 15 10 5 0 0 0.5 1 1.5 2 U FORM [V] a) Abbildung 6.5: Statistische Auswertung der a) Formierspannung, b) SET-Spannung, c) RESET-Spannung, anhand einer Testreihe mit 73 von 125 funktionsfähigen 100 nm x 100 nm Crossbar-Strukturen (58,4 % Ausbeute). Anzahl der Bauelemente [%] 30 25 20 15 10 5 0 0 0.5 1 1.5 2 U ON [V] Anzahl der Bauelemente [%] 30 25 20 15 10 5 0 0 -0.5 -1 -1.5 -2 U OFF [V] b) c) 97

6 INTEGRATION VON METHYL-SILSESQUIOXAN 6.2 Untersuchungen zum Schaltmechanismus Werden die Schaltkurven der Pt/MSQ/Ag-Zellen mit denen der Literatur verglichen, die beispielsweise an Pt/SiO 2 /Cu-Zellen aufgenommen wurden, so ist zunächst festzustellen, dass sich das Erscheinungsbild beider Schaltzyklen sehr ähnelt. Dabei deuten, neben der vergleichbaren Materialauswahl (SiO 2 -basiertes MSQ + oxidierbares Top-Elektroden-Metall), insbesondere die sprungartigen Schaltvorgänge auf ähnliche Schaltmechanismen beider Systeme hin. Es war dementsprechend anzunehmen, dass während des Schaltprozesses elektrisch leitende Pfade (bestehend aus dem leicht oxidierbaren Top-Elektroden-Metall) durch die MSQ-Schicht gebildet bzw. wieder zerstört werden (vgl. Kapitel 3.1). Für Untersuchungen, in Bezug auf den Schaltmechanismus der hergestellten Pt/MSQ/Ag-Zellen, wurden zwei Experimente durchgeführt. Zum einen wurden Crossbar-Strukturen realisiert, die sowohl Pt-Bottom-Elektroden als auch Pt-Top- Elektroden enthielten, um den Einfluss des Ag abschätzen zu können. Zum anderen wurden laterale Strukturen hergestellt, an denen durch REM-Aufnahmen festgestellt werden sollte, ob durch das Anlegen einer elektrischen Spannung metallische Ag-Pfade durch die MSQ-Schicht wachsen. Strom [nA] 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 Pt MSQ Pt -7 -3.5 0 3.5 7 Spannung [V] Abbildung 6.6: I(U)-Kennlinie an einer Pt/MSQ/Pt-Zelle. Es tritt kein Schalten trotz hoher Spannungen von +/- 6 V auf. Abbildung 6.6 zeigt die I(U)-Kennlinie, welche bei einer spannungsgetriebenen Messung an Pt/MSQ/Pt-Zellen aufgenommen wurde. Der Strom bleibt hierin trotz sehr hoher Spannungen von bis zu +/- 6 V gering und es treten keine sprungartigen Änderungen auf. Daraus kann geschlussfolgert werden, dass MSQ nur in Kombination 98