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

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6 INTEGRATION VON

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 99

6 INTEGRATION VON METHYL-SILSESQUIOXAN handelt, was beispielsweise für die Skalierbarkeit von Speicherzellen von Bedeutung wäre. Ferner blieben die Prozesse, welche das Ausschalten beschreiben, durch diese Versuche unbetrachtet. Ag U MSQ Ag 2500 nm 1000 nm Strom [mA] 0.50 0.25 @ 20 V Abbildung 6.8: REM-Aufnahmen an Lateralstrukturen nach einem Formierungsprozess mit 20 V (oben). Es bildete sich nach 57 s ein metallisch Leitender Pfad durch die MSQ-Schicht. Der sprunghafte Stromanstieg in der I(U)-Messung zeigt den SET (unten). 0.00 0 50 100 Zeit [s] 6.3 Untersuchung zum Einfluss der Methyl-Gruppe Um den Einfluss der Methylgruppe des MSQ auf das Schaltverhalten der Pt/MSQ/Ag- Zellen abschätzen zu können, wurden Proben hergestellt, bei denen das MSQ mit unterschiedlichen Temperaturen ausgeheizt wurde. Ziel war es, mittels hoher Temperaturen die Methyl-Gruppe zu entfernen, wie es beispielsweise in den Referenzen [122] und [125] gezeigt wurde. 100