Статья

Название статьи НАНОЛИТОГРАФИЯ ЭЛЕМЕНТОВ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ТИТАНА
Автор В.А. Смирнов
Рубрика РАЗДЕЛ I. ЭЛЕКТРОНИКА И НАНОТЕХНОЛОГИИ
Месяц, год 10, 2016
Индекс УДК 621.38-022.532
DOI 10.18522/2311-3103-2016-10-2740
Аннотация Представлены результаты исследования режимов формировании оксидных наноразмерных структур на поверхности тонкой пленки титана при проведении локального анодного окисления. Представлены результаты формирования макетов элемента резистивной памяти на основе мемристорных структур и элементов наноэлектроники на основе нано-размерных каналов проводимости методом локального анодного окисления на поверхности тонкой пленки титана. Исследовано влияние основных управляющих параметров процесса ЛАО на геометрические размеры оксидных наноразмерных структур, сформированных на поверхности тонкой пленки титана. Исследовано влияние амплитуды и длительности импульсов напряжения при ЛАО, а также относительной влажности на высоту и диаметр ОНС титана. Показано, что при повышении относительной влажности от 50±1% до 90±1% происходило уменьшение амплитуды напряжения процесса формирования ОНС методом ЛАО от 6 до 5,5 В, а также увеличение высоты ОНС титана от 1,3±0,2 до 3,5±0,8 нм и диаметра от 35,4±1,8 до 42,5±2,9 нм, соответственно. При увеличении дли-тельности импульсов напряжения от 10 до 1000 мс происходит увеличение высоты ОНС от 1,38±0,19 до 3,78±0,45 нм. Показано, что оксидные наноразмерные структуры титана, сформированные методом ЛАО, обладают мемристорным эффектом, равномерным в пределах структуры макета элемента резистивной памяти. При приложении отрицательного напряжении 5В, структура переключалась в состояние с “высоким” сопротивлением 1,4±0,4×109 Ом, а при приложении положительного напряжения 5В структура переключалась в состояние с “низким” сопротивлением 2,3±1,1×108 Ом. Представлены результаты формирования наноразмерных каналов проводимости шириной менее 100 нм в тонкой пленке титана методом ЛАО для изготовления макетов элементов наноэлектроники различной сложности. Для макета логического элемента были получены наноразмерные каналы проводимости шириной около 20 нм. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических процессов изготовления элементов резистивной памяти и элементов наноэлектроники с использованием зондовых нанотехнологий.

Скачать в PDF

Ключевые слова Нанотехнологии; наноматериалы; наноэлектроника; локальное анодное окисление; атомно-силовая микроскопия; тонкая пленка титана; оксидные наноразмерные структуры; нанолитография; мемристорные структуры; RRAM.
Библиографический список 1. Чаплыгин Ю.А. Нанотехнологии в электронике. – М.: Техносфера, 2005. – 448 с.
2. Неволин В.К. Зондовые нанотехнологии в электронике. – М.: Техносфера, 2006. – 160 с.
3. Heinzel T. Mesoscopic Electronics in Solid State Nanostructures. – WILEY-VCH Verlag GmbH & Co, 2007. – 416 p.
4. Curson N. J., Nemutudi R. and Jones G.A.C. Ballistic transport in a GaAs/AlxGa1-xAs one-dimensional channel fabricated using an atomic force microscope // Applied Phyics Letters.
– 2001. – No. 78. – P. 3466.
5. Meena J.S., Sze S.M., Chand U., Tseng T.-Y. Overview of emerging nonvolatile memory tech-nologies // Nanoscale Research Letters. – 2014. – Vol. 9 (1). – P. 1-33.
6. Ting-Chang Chang, Kuan-Chang Chang, Tsung-Ming Tsai, Tian-Jian Chu and Simon M. Sze Resistance random access memory // Materials Today. – 2016. – Vol. 19, No. 5. – P. 254-264.
7. Cong Ye, JiajiWu, Gang He, Jieqiong Zhang, Tengfei Deng, Pin He, HaoWang. Physical Mechanism and Performance Factors of Metal Oxide Based Resistive Switching Memory:
A Review // Journal of Materials Science & Technology. – 2016. – Vol. 32. – P. 1-11.
8. Raoux S. et al. Phase-change random access memory: A scalable technology // IBM Journal of Research And Development. – 2008. – Vol. 52, No. 4/5. – P. 465-479.
9. Cheng H.Y. Atomic-level engineering of phase change material for novel fast-switching and high-endurance PCM for storage class memory application // IEEE International Electron De-vices Meeting. – 2013. – P. 758-761.
10. Akinaga H., Shima H. Resistive Random Access Memory (ReRAM) Based on Metal Oxides // Proc. IEEE. – 2010. – Vol. 98, No. 12. – P. 2237-2251.
11. Sekar D.C. et al. Technology and circuit optimization of resistive RAM for low-power, repro-ducible operation // IEEE International Electron Devices Meeting. – 2014. – P. 657-660.
12. Chua L. Nonlinear Circuit Foundations for Nanodevices, Part I: The Four-Element Torus // Proc. IEEE. – 2003. – Vol. 91. – P. 1830-1859.
13. Sieu D. Ha and Shriram Ramanathan. Adaptive oxide electronics: A review // Journal of ap-plied physics. – 2011. – Vol. 110. – P. 071-101.
14. Jang-Sik Lee. Progress in non-volatile memory devices based on nanostructured materials and nanofabrication // J. Mater. Chem. – 2011. – No. 21. – P. 14097.
15. Strukov D, Snider G, Stewart D. The missing memristor found // Nature. – 2008. – Vol. 453.
– P. 80-83.
16. Baatar Chagaan, Porod Wolfgang, Roska Tamas. Cellular Nanoscale Sensory Wave Compu-ting. – US: Springer, 2010. – 589 р.
17. Kügeler C, Rosezin R, Linn E. Materials, technologies, and circuit concepts for nanocrossbar-based bipolar RRAM // Appl. Phys. A. – 2011. – Vol. 102. – P. 791-809.
18. Do Y., Kwak J., Bae Y. Hysteretic bipolar resistive switching characteristics in TiO2/TiO2-x multilayer homojunctions // Appl. Phys. Lett. – 2009. – No. 95. – P. 3.
19. Szot K., Rogala M., Speier W., Klusek Z. TiO2 – a prototypical memristive material // Nano-technology. – 2011. – No. 22. – P. 21.
20. Смирнов В.А., Агеев О.А. Нанолитография методом локального анодного окисления полупроводников и металлов // Известия ТРТУ. – 2005. – № 9 (59). – С. 61.
21. Агеев О.А., Коноплев Б.Г., Смирнов В.А. и др. Фотоактивация процессов формирования наноструктур методом локального анодного окисления пленки титана // Известия высших учебных заведений. Электроника. – 2010. – № 2 (82). – С. 23-30.
22. Агеев О.А., Поляков В.В., Смирнов В.А., Коломийцев А.С. Исследование влияния режимов фотонной стимуляции на процессы нанолитографии методом локального анодного окисления // Известия ТРТУ. – 2006. – № 9-1 (64). – С. 117.
23. Авилов В.И., Агеев О.А., Смирнов В.А. и др. Формирование и исследование матрицы мемристоров на основе оксида титана методами зондовой нанотехнологии // Известия высших учебных заведений. Электроника. – 2014. – № 2 (106). – С. 50-57.
24. Агеев О.А., Коноплев Б.Г., Смирнов В.А. и др. Исследование режимов фотонностимули-рованной зондовой нанолитографии методом локального анодного окисления пленки титана // Нано- и микросистемная техника. – 2008. – № 1 (90). – С. 14-16.
25. Агеев О.А., Коноплев Б.Г., Смирнов В.А. и др. Зондовая фотонно-стимулированная нано-литография структур на основе пленки титана // Микроэлектроника. – 2007. – Т. 36, № 6. – С. 403-408.
26. Агеев О.А. Солодовник М.С., Смирнов В.А. и др. Исследование режимов формирования оксидных наноразмерных структур арсенида галлия методом локального анодного окисления // Известия вузов. Электроника. – 2012. – № 2 (94). – С. 43-50.
27. Агеев О.А., Солодовник М.С., Смирнов В.А. и др. Исследование режимов локального анодного окисления эпитаксиальных структур арсенида галлия // Известия ЮФУ. Тех-нические науки. – 2011. – № 4 (117). – С. 8-13.
28. Ageev O.A., Balakirev S.V., Bykov Al.V. et al. Development of new meta-materials for advanced ele-ment base of micro- and nanoelectronics, and microsystem devices // In: Advanced Materials – Manufacturing, Physics, Mechanics and Applica-tions. Parinov, Chang, Topolov (Eds.). – Springer International Publishing Switzerland. 2016. – P. 563-580.
29. Агеев О.А., Беляев А.Е., Болтовец Н.С., Конакова Р.В., Миленин В.В., Пилипенко В.А. Фазы внедрения в технологии полупроводниковых приборов и СБИС. – Х.: НТК “Ин-ститут монокристаллов”, 2008. – 392 с.
30. Ageev O.A., Blinov Yu.F., Il’in O.I., Kolomiitsev A.S., Konoplev B.G., Rubashkina M.V., Smirnov V.A., Fedotov A.A. Memristor effect on bundles of vertically aligned carbon nanotubes tested by scanning tunnel microscopy // Technical Physics. – 2013. – Vol. 58, No. 12.
– P. 1831-1836.
31. Агеев О.А, Алексеев А.Н., Соколов И.А., Коноплёв Б.Г. Комплексный подход к технологическому оснащению центра прикладных разработок. Опыт реализации в НОЦ «Нанотехнологии» ЮФУ // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 4 (117). – C. 207-210.
32. Агеев О.А., Сюрик Ю.В., Климин В.С., Федотов А.А. Получение нанокомпозитных полимерных материалов, модифицированных углеродными наноструктурами, на основе НАНОФАБ НТК-9 // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2009. – № 1 (90). – C. 135-142.
33. Агеев О.А., Быков В.А. Технологическое оборудование для создания наносистемной техники // Нанотехнологии. Экология. Производство. – 2010. – № 5. – C. 68-70.
34. Достанко А.П., Аваков С.М., Агеев О.А. и др. Технологические комплексы интегриро-ванных процессов производства изделий электроники. – Мн.: Белорусская наука. 2016.
– 251 с.
35. Сеченов Д.А., Касимов Ф.Д., Агаев Ф.Г., Светличный А.М., Агеев О.А. Активируемые процессы микроэлектронной технологии. – Баку: Изд-во ЭЛМ, 2000.– 258 с.
36. Агеев О.А., Достанко А.П., Толочко Н.К., Бордусов С.В. Интенсификация процессов формирования твердотельных структур концентрированными потоками энергии. – Мн.: Бестпринт, 2005. – 682 с.
37. Гусев Е.Ю., Гамалеев В.А., Михно А.С., Мироненко О.О. Исследование режимов нанесе-ния нанокристаллических пленок оксида цинка методом высокочастотного реактивного магнетронного распыления // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 11-2.
– С. 389-391.
38. Гусев Е.Ю., Житяева Ю.Ю., Коломийцев А.С., Гамалеев В.А., Коц И.Н., Быков А.В. Ис-следование режимов жидкостного травления жертвенного слоя SiO2 для формирования микромеханических структур на основе Si*/SiO2/Si // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 2 (163). – С. 236-245.
39. Гусев Е.Ю., Житяева Ю.Ю., Быков А.В., Бесполудин В.В. Исследование электрофизиче-ских свойств пленок поликристаллического кремния для создания микроэлектромехани-ческих систем // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 9 (170). – С. 126-134.
40. Гусев Е.Ю., Гамалеев В.А., Михно А.С., Быков А.В., Житяева Ю.Ю. Оптимизация конст-рукции контактно-металлизационной системы пьезокантилевера для атомно-силовой микроскопии // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2014. – № 9 (158). – С. 158-165.

Comments are closed.