Исследования проводятся в рамках мегагранта Правительства Российской Федерации

uchyonye nngu nauchilis diagnostirovat rabotu memristorov po spektru ehlektronnogo shuma

Учёные радиофизического и физического факультетов Университета Лобачевского предложили метод диагностики мемристоров по спектру шума электрического тока через контакт зонда атомно-силового микроскопа. Этот способ позволяет проводить более тонкий анализ и настройку режимов работы мемристорных структур.

Как рассказали учёные вуза, современные мемристорные устройства, на которых может храниться и обрабатываться большой объём данных, часто ведут себя нестабильно. Поэтому поиск материалов и структур для мемристоров с лучшими свойствами остаётся одним из главных направлений микро- и наноэлектроники.

Мы использовали метод шумовой диагностики для анализа мемристорных структур. Более высокое разрешение и неинвазивность метода позволяют улучшать характеристики приборов российской микроэлектроники, что открывает новые направления исследований. На сегодняшний день это один из самых простых и безопасных для структуры мемристора способов оценки электрофизических параметров, качества и надёжности его материалов, – сообщил доктор физико-математических наук, доцент радиофизического факультета ННГУ Алексей Клюев.

uchyonye nngu nauchilis diagnostirovat rabotu memristorov po spektru ehlektronnogo shuma 1

В статье, опубликованной в Японском журнале прикладной физики (Japanese Journal of Applied Physics), учёные Университета Лобачевского поделились результатами анализа низкочастотного шума мемристора на основе нитрида кремния (Si3N4). Благодаря своей инертности к влаге и кислороду нитриды всё чаще рассматриваются как перспективный материал для мемристоров.

Мемристор, как правило, это наноплёнка, помещённая между электродами со структурой «металл-диэлектрик-металл». Под напряжением ионы кислорода в диэлектрике начинают перемещаться, а освободившиеся места формируют проводящие каналы, филаменты, которые обеспечивают перенос заряда от электрода к электроду. Количество пропущенного заряда меняет сопротивление мемристора и позволяет ему “запоминать” электрический заряд за счёт изменения свойств структуры, – рассказал Алексей Клюев.

Возможность проконтролировать и детально описать эти процессы позволит сделать работу мемристоров более стабильной.

Между плёнкой нитрида кремния и подложкой учёные наносили подслой оксида кремния толщиной два нанометра, который, как выяснилось, снижает низкочастотный шум, однако, уменьшая при этом срок службы образца, что связано с сопротивлением оксидного подслоя, которое приводит к уменьшению тока и диаметра проводящих каналов.

Метод шумовой диагностики позволяет определить флуктуации тока и понять их зависимость от скачков отдельных ионов кислорода внутри и вне проводящих каналов, а также определить число этих ионов. Учёные ННГУ планируют активно использовать его для поиска материалов и структур «идеального» мемристора.

Отметим, что исследования проводятся в рамках мегагранта Правительства Российской Федерации.