А.В. Саенко , К.А. Козюменко , И.А. Шиховцов , Р. В. Томинов , В.А. Смирнов
2026-02-27
Аннотация ▼
Развитие нейроморфных систем машинного зрения для робототехнических комплексов требует создания прозрачных мемристивных структур, сочетающих оптическую прозрачность, стабильное биполярное резистивное переключение и совместимость с технологией кроссбар-массивов. Ключевой проблемой является установление закономерностей влияния режимов осаждения тонких пленок ZnO на их структурные и электрофизические свойства, которые определяют характеристики мемристивных структур. Целью работы являлось определение оптимальной мощности ВЧ магнетронного распыления керамической мишени ZnO, обеспечивающей формирование прозрачных мемристивных структур ITO/ZnO/ITO со стабильным резистивным переключением, и создание на их основе кроссбар-массива. Тонкие пленки ZnO осаждались методом ВЧ магнетронного распыления при мощности от 25 до 100 Вт. Проведены структурные (РЭМ, АСМ) и электрофизические (эффект Холла) исследования полученных пленок ZnO. Изготовлены методами магнетронного распыления и литографии прозрачные мемристивные структуры ITO/ZnO/ITO и кроссбар-массив из 16 структур с размером ячеек 2000×2000 нм на стеклянных подложках, а также измерены их вольтамперные характеристики. Показано, что возрастание мощности магнетронного распыления от 25 до 100 Вт приводит к увеличению размера зерен от 12,8 до 35,7 нм и шероховатости поверхности пленок ZnO от 2,8 до 11,4 нм. Получено, что при мощности распыления 75 Вт концентрация носителей заряда в пленках ZnO имеет максимальное значение 2,7·1015 см-3, что необходимо для стабильного резистивного переключения структуры. Показано, что полученные мемристивные структуры ITO/ZnO/ITO проявляют стабильное биполярное переключение в течение 1000 циклов между состояниями HRS = 537,4 ± 26,7 Ом и LRS = 291,4 ± 38,5 Ом (отношение HRS/LRS ~1,8). Изготовленный прозрачный кроссбар-массив показал стабильное резистивное переключение в течение 20000 циклов (LRS = 13,8 ± 1,4 кОм, HRS = 34,8 ± 2,6 кОм, отношение HRS/LRS ~2,5). Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических процессов изготовления прозрачных мемристивных кроссбаров для нейроморфных структур машинного зрения робототехнических систем
