Direnç esaslı rastgele erişim belleği (RRAM) aygıtları

Bu tezde metal oksit bazlı memristör aygıtlar araştırılmıştır. Döngüden döngüye ve aygıttan aygıta kötü hata denetimi ve düşük açma/kapama oranı, memristör aygıtlarıyla ilgili kritik sorunlardır. Aygıtlar iki elektrot arasında çinko oksit ara tabaka oluşturularak FTO üzerinde ürettildi. Çinko oksit (ZnO) ince filmlerini kalınlık ve kısmi oksijen basınç oranı gibi çeşitli ortam koşullarını değiştirerek püskürtme tekniğiyle elde edildi. ZnO ince filmin kalınlık, oksijen kısmi basıncının oranı, katkılamanın ve anahtarlama oksitindeki ara tabakadaki değişimin etkileri incelenmiştir. Bu tezde üretilen tüm cihazlar bipolar anahtarlama göstermektedir. S1-S3 aygıtları arasındaki kalınlık değişimi, açma/kapama oranında bir gelişme göstermektedir. Kalınlığın 300 nm'den 700 nm'ye artmasıyla, anahtarlama mekanizması bir arayüz tipinden filament tipi anahtarlamaya dönüşür. Benzer şekilde, S4-S6 aygıtları için kısmi oksijen basınç artışı, dirençli aygıtlarını anahtarlama özelliklerinde bir değişiklik gösterir. Oksijen basıncının artmasıyla direnç oranı iyileşmiş olsa da diğer yandan yüksek direnç durumundaki (HRS) varyasyon da artmıştır. En yüksek açma/kapama oranı S5 numunesi için 0.1 V'de okunan ⁓82x değeri elde edilmiştir. Katkılamanın etkisini araştırmak için %3 katkılı ZnO püskürtme hedefi kullanılarak Al/ZnO:Co/FTO aygıtı üretildi. Daha yüksek katkılama konsantrasyonu nedeniyle zayıf bir anahtarlama performansı gözlemlendi. S7-S12 katkılı numunelerin anahtarlama performansını iyileştirmek için için püskürtme koşulları değiştirilmiş ve I-V karakteristikleri ölçülmüştür. Tutma grafiği tatmin edici bir performans gösterir ve aygıtı verileri 1000 saniye boyunca tutabilir. Tüm sonuçlar içinde en yüksek açma/kapama oranı -0.5 V'de okunan ⁓102x, S11 numunesi için bulundu. Ayrıca anahtarlama oksit içindeki ara tabakanın etkisi araştırılmıştır. 300 nm çinko oksit tabakasının ortasında 3nm kalınlığında (Cu, Al, GO) tabakası ile gömülü üç farklı cihaz üretildi. Cu arayüzey katmanına sahip aygıtı zayıf bir anahtarlama davranışı gösterirken, grafen oksitli (GO) aygıt, gelişmiş ve kararlı bir bipolar anahtarlama gösterir. Bunların dışında farklı anahtarlama modelleri, schottky, poole-frenkel gibi akım iletim mekanizmaları ve uzay yükü sınırlı iletim mekanizmaları incelenmiştir. Ayrıca, filamentli iletimin homojen arayüz tipi iletime dönüştürülmesi modeli ayrıntılı olarak tartışılmıştır. Anahtar Kelimeler: Memristör, Çinko Oksit, Grafen Oksit, Titanyum Dioksit, Püskürtme