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

3 RESISTIVES SCHALTEN
Oxiden um das Bilden und Zerstören eines einzelnen metallischen Filaments handelt, da
Messungen an Zellen unterschiedlichen Querschnitts stets den gleichen ON-Zustand
zeigten [66]. Mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie (Conductive Atomic Force
Microscopy - CAFM) zeigten Szot et al. die Bildung von Filamenten der Durchmesser-
Größenordnung von 1 – 2 nm in SrTiO 3 [64, 67].
Dennoch muss an dieser Stelle erwähnt werden, dass das Phänomen des resistiven
Schaltens durch Redoxprozesse von Anionen bisweilen noch nicht vollständig
verstanden ist. Derzeit konzentriert sich die wissenschaftliche Forschung der resistiv
schaltenden Übergangsmetall-Oxide darauf, eine Reihe offener Fragen zu klären. Es
werden u. a. das mikroskopische Verständnis des Ionentransports, die genaue
Morphologie der metallischen Filamente oder der Einfluss von Defekten auf den
Schaltprozess studiert [52].
Im Fall II der Redoxprozesse von Kationen ist der Schaltmechanismus bereits gut
verstanden. Die MIM-Struktur der Schaltzelle besteht hier aus einer inerten Metall-
Bottom-Elektrode (z.B. Pt, W), einem Festkörper-Elektrolyt (z.B. GeSe, SiO 2 , WO 3 )
und einer leicht oxidierbaren Top-Elektrode (z.B. Ag, Cu) (siehe Abbildung 3.4) [68-
70]. Der MIM-Kondenstator befindet sich initial in einem hochohmigen Zustand
(Abbildung 3.4 a).
+U -U
Ag / Cu
Elektrolyt
+
Pt
a) b) c)
Abbildung 3.4: Resistives Schalten in Festkörper-Elektrolyten: a) Initial hochisolierende MIM-
Zelle, b) Ausbildung eines metallischen Pfades durch das Festkörperelektrolyt durch Oxidation
des Top-Elektroden-Materials, Ionendrift durch die angelegte Spannung und Reduktion der
Ionen an der Bottom-Elektrode, c) Auflösen des metallischen Filaments durch Umkehrung der
Spannungspolarität.
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