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

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5 HERSTELLUNG VON

5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN a) 800 nm Abbildung 5.15: Crossbar- Arrays ohne Planarisierung mit Bottom-Elektroden von 30 nm Höhe (a) und 15 nm Höhe (b). b) 450 nm 5.6 Das Crossbar-Array als Integrations-Plattform Die Funktionalität von Crossbar-Strukturen mit planarisierten Bottom-Elektroden sollte anhand eines Experiments überprüft werden, in dem eine funktionale TiO 2 -Schicht in ein Array integriert wurde. TiO 2 ist als schaltbares Material bekannt und wird in Hinblick auf die Anwendung als zukünftiges Speichermaterial untersucht [52, 65, 109]. Dementsprechend war es das Ziel durch die elektrische Charakterisierung der TiO 2 - Crossbars eine Aussage über den Erfolg der entwickelten Herstellungstechnologie (auf der Basis der Nanoimprint-Lithographie) treffen zu können. Die Herstellung der 30 nm hohen Pt-Bottom- und Pt-Top-Elektroden erfolgte dazu analog zur Beschreibung in Kapitel 5. Vor der Realisierung der Top-Elektroden wurde dabei allerdings eine 30 nm dicke TiO 2 -Schicht abgeschieden. In Abbildung 5.16 ist schematisch das hergestellte Pt/TiO 2 /Pt-Crossbar (a) und der Querschnitt einer Pt/TiO 2 /Pt-Einzelzelle (b) dargestellt. Für die Charakterisierung der Arrays wurden elektrische Messungen mit einem Agilent B1500A Semiconductor Analyser durchgeführt. Dabei wurden Messnadeln auf die 87

5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN Kontaktflächen der Bottom- und Top-Elektroden gesetzt. Abbildung 5.17 zeigt das Crossbar-Array (rechts) und die I(U)-Kennlinie der elektrischen Messung (links), die an einem Eckpunkt des Arrays durchgeführt wurde. MSQ a) Top-Elektrode TiO 2 Bottom-Elektrode Substrat MSQ Abbildung 5.16: Integration von TiO 2 in die Crossbar-Plattform. a) Crossbar-Array mit 30 nm TiO 2 als funktionales Material und planarisierten Bottom- Elektroden. b) Querschnitt einer TiO 2 Speicherzelle mit 30 nm hohen Pt-Bottom- und Pt- Top-Elektroden. b) Zuleitungen Bottom-Elektroden 3E-4 2E-4 Strom [A] 1E-4 0E+0 1 3 4 -1E-4 -2E-4 2 -6 -4 -2 0 2 4 6 Spannung [V] Top-Elektroden Abbildung 5.17: I(U)-Kennlinie einer resistiven Speicherzelle mit schaltbarem TiO 2 (links), 16 bit Crossbar-Array mit einem Half-Pitch von 500 nm (rechts) [106]. 88