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

6 INTEGRATION VON METHYL-SILSESQUIOXAN
mit Ag ein schaltfähiges System bildet.
Der Versuchsaufbau der Lateralstrukturen ist in Abbildung 6.7 schematisch dargestellt.
I
U
Ag
MSQ
Substrat
Ag
Abbildung 6.7: Lateralstruktur bestehend aus zwei Ag-Elektroden, zwischen denen
sich MSQ befindet. Eine elektrische Spannung dient dem Ag-Pfad Wachstums.
Es wurden Ag-Elektroden auf einem Si-Substrat mittels optischer Lithographie
hergestellt. Anschließend wurde MSQ aufgebracht, welches sich nach der Deposition
sowohl auf als auch zwischen den Elektroden befand. Für die elektrische Kontaktierung
wurden die Kontaktflächen der Lateralstrukturen in einem Trockenätzverfahren
freigelegt. So konnte zwischen den Ag-Elektroden eine elektrische Spannung angelegt
werden, um einen metallischen Pfad lateral durch die MSQ-Schicht wachsen lassen zu
können. Abbildung 6.8 zeigt die REM-Aufnahme einer Lateralstruktur nach einer
Spannungsbelastung von 20 V.
Es ist zu erkennen, dass sich zwischen der oberen und der unteren Ag-Elektrode ein
metallischer Pfad ausgebildet hat. Bei der elektrischen Messung (Abbildung 6.8 unten)
wurde bei der konstanten Spannungsversorgung ein sprunghafter Stromanstieg von
~ 200 pA auf 0,5 mA (Strombegrenzung) nach 57 s festgestellt. Dies entsprach einem
Formierungsschritt. Die Spannung wurde aufgrund des großen Abstandes beider
Elektroden von mehreren Mikrometern höher gewählt als die Formierungsspannung der
zuvor gezeigten, vertikalen Crossbar-Strukturen.
Die Form des hier ausgebildeten Pfades lässt nicht auf die Form der Pfade in den
Crossbar-Strukturen schließen. Die Detailaufnahme (oben rechts Abbildung 6.8) gibt
keinen eindeutigen Hinweis auf die Struktur des Metallpfades, der sich über die letzten
Nanometer zwischen den Elektroden erstreckt. Für ein klares Bild reichen hier sowohl
die REM-Auflösung als auch der Materialkontrast und die Tiefenschärfe nicht aus.
Es konnte somit anhand der Experimente gezeigt werden, dass der Schaltvorgang in
PT/MSQ/Ag-Zellen höchst wahrscheinlich auf die Ausbildung von Ag-Pfaden durch die
MSQ-Schicht zurückzuführen ist. Allerdings konnte nicht nachgewiesen werden, ob es
sich bei den Metallpfaden um eine eher filamentäre oder dendritenartige Struktur
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