Optimization of materials for Metal-Isolador-Metal resistive devices (Memristors)

Os computadores modernos, baseados na arquitetura determinística de von Neumann, onde a memória e o processamento estão fisicamente separados, não conseguem aprender e adaptar-se a novos ambientes de maneira eficiente e prática. Assim, é necessária uma nova abordagem, e dispositivos capazes de simultaneamente armazenar e processar informação são blocos essenciais de construção. O memristor é uma memória não volátil de dois terminais baseada em estruturas metal-isolador-metal que estabelece uma relação não-linear entre o histórico de corrente e tensão por meio de comutação resistiva. Satisfaz os dois critérios de memória e computação, sendo um candidato promissor para esta nova era de informação.

Este trabalho centraliza-se na otimização do processo de microfabricação de dispositivos memristivos baseado em estrutura de Si/Ag, com configuração simples. Dois processos simples, com pequenas alterações, consoante a caracterização dos dispositivos, são implementados onde o contacto à estrutura metal-insulador-metal é definida por litografia ótica e gravura por feixe de iões. Os vários dispositivos foram fabricados com os mesmos materiais, esquiometria e técnicas de deposição, mas com espessuras do elétrodo de topo variáveis, de 2 nm, 5 nm, e 10 nm de Ag. Os filmes finos e dispositivos microfabricados foram caracterizados eletricamente.

Neste trabalho, estudámos a comutação resistiva de estruturas metal-isolador-metal. Uma dinâmica do sistema Si/Ag, PT/Si/Ag/TiW, foi fabricada e caracterizada. O comportamento de comutação resistiva bipolar observado é consistente com a formação e rutura de filamentos metálicos de Ag. Si /Ag revelaram histerese bipolar que reivindica o efeito de memória esperado em sistemas memristivos com resistividades baixas e rácio ROFF/RON ~1, respetivamente.