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

6 INTEGRATION VON METHYL-SILSESQUIOXAN
in Abbildung 6.5 a). Es zeigte sich, dass U FORM in 800°C-Spin-On Glas mit einer
höheren Dichte (aufgrund fehlender Methyl-Gruppe) sowohl sehr niedrige Werte
(0,2 V) als auch sehr hohe Werte (4 V) annehmen kann. Anhand dieser Beobachtung
ließ sich vermuten, dass zwei unterschiedliche Strukturänderungseffekte des 800°C-
MSQ die U FORM -Verteilung veränderten.
Zum einen ist bekannt, dass eine höhere Dichte des Elektrolyts das Durchdringen von
Ionen erschwert, wodurch höhere Formierungsspannungen entstehen [128]. Zum
anderen sinkt die Formierungsspannung bei Reduzierung der Schichtdicke [71],
welches im Fall des 800°C-MSQ auftreten kann, da die Lücken großer Methyl-
Moleküle geschlossen werden und die MSQ-Dicke dadurch sinkt [122].
Derartige Effekte scheinen zudem lokal unterschiedlich dominant aufgetreten zu sein.
Es entstanden inhomogene Schichten, wodurch sich die Verteilung der Formierungsspannung
verbreiterte, da die Werte durch die Nanostrukturen zwar lokal aber über
einen großen Bereich aufgenommen wurden.
Werden die Schaltspannungen der anschließenden Schaltzyklen ausgewertet, so zeigt
sich, dass die Verteilungen dieser (0,3 V < U ON < 1,1 V und -1,5 V < U OFF < -0,2 V) mit
denen der Standard-MSQ-Schichten vergleichbar sind. Es ist also auch in dem Fall des
Glases ohne Methyl-Gruppe davon auszugehen, dass zuerst ein bevorzugter Pfad mittels
Formierung durch die Schicht gebildet werden muss. Dieser kann anschließend mit sehr
ähnlichen Konditionen wie bei den herkömmlichen MSQ-Schichten durch SET- und
RESET-Spannungen gebildet und abgebaut werden.
6.4 Performance der Speicherzellen
Die Güte von Speicherzellen wird anhand diverser Charakteristika bewertet. Es spielen
vor allem die Lebensdauer der Speicherzustände (Retention), die mögliche Anzahl der
Schaltereignisse (Endurance) und die Schnelligkeit der Bauelemente eine große Rolle
bei der Performance-Bewertung der Speicherzellen. Es wurden 100 nm x 100 nm
Pt/MSQ/Ag-Zellen auf diese Charakteristika untersucht.
Um die Lebensdauer der beiden resistiven Zustände (R ON und R OFF ) zu bestimmen,
wurden die Zellen zunächst formiert und anschließend fünfmal quasistatisch gezykelt
(vgl. Kapitel 6.1). Für die Retention-Messung wurde die Zelle dann in jeweils einen der
beiden Speicherzustände versetzt. Mit einer Lesespannung von 10 mV wurden die
Zustände in einigen Zeitabständen gemessen. Die niedrige Lesespannung war nötig, um
den Einfluss dieser auf die Speicherzustände gering zu halten.
Abbildung 6.11 zeigt das Ergebnis der Messung. R ON betrug ~ 2,8 kΩ und konnte über
einen Zeitraum von ~ 8000 s gemessen werden, bis er zu 2 GΩ degradierte. Die
Degradation beschreibt die Auflösung des metallischen Ag-Pfades und wird
103