Comutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnO

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Melo, Adolfo Henrique Nunes
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFS
Texto Completo: https://ri.ufs.br/handle/riufs/5365
Resumo: The resistive random access memories (ReRAM) are a class of emerging devices of the new generation of non-volatile memories. Many researchers have been providing many efforts to understand and develop these new memories by presenting simple metal-insulator-metal structure (MIM), easy of read / write, high storage density and low power consumption. The resistive switching (RS) is the basic phenomenon for the functioning of these memories, in which when a given voltage is applied to the MIM device, it may suffer the switching from initial insulating resistance state (HRS - High Resistance State) to a conductor resistance state (LRS - Low resistance state). The RS has been observed in various materials such as ZnO, NiO, perovskites and some solid electrolyte, in which two typical behaviors were observed: unipolar and bipolar. The unipolar switching behavior is independent of the applied polarity, while the bipolar behavior is not dependent. However, the influence of the insulating medium at kind behavior has not been known yet or how the insulating properties of the crystal may favor one or other behavior kind. Thus, in this study were constructed devices with structure Pt/ZnO(t)/ITO and Pt/ZnO(t)/Pt on glass substrates, where t is the deposition time of the ZnO layer varing from 3 min to 3 h. XRD measurements were performed showing that the crystallinity of the samples increased with the deposition time t > 30 min, however, the devices with t < 30 min no diffraction peak was observed. The RS behavior of all devices indicated that the switching from HRS to LRS was given by creation of conducting filaments based on oxygen vacancies, connecting the electrodes. It was observed that there was no significant influence of the lower electrode from the value of the filament forming voltage. In all devices the process of destruction of the filaments was based on the Joule effect, in which the conductive path is permanently destroyed that caused structural damage inside the ZnO matrix. The analyses showed that the behavior of RS was quality dependent of ZnO matrix, where appropriate values of oxygen vacancies are necessary for better performance in resistive memory.
id UFS-2_3066ab145ac21924c87911e1904ae9f6
oai_identifier_str oai:ufs.br:riufs/5365
network_acronym_str UFS-2
network_name_str Repositório Institucional da UFS
repository_id_str
spelling Melo, Adolfo Henrique NunesMacêdo, Marcelo Andradehttp://lattes.cnpq.br/81467505026010342017-09-26T18:27:42Z2017-09-26T18:27:42Z2016-02-26Melo, Adolfo Henrique Nunes. Comutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnO. 2016. 94 f. Dissertação (Pós-Graduação em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2016.https://ri.ufs.br/handle/riufs/5365The resistive random access memories (ReRAM) are a class of emerging devices of the new generation of non-volatile memories. Many researchers have been providing many efforts to understand and develop these new memories by presenting simple metal-insulator-metal structure (MIM), easy of read / write, high storage density and low power consumption. The resistive switching (RS) is the basic phenomenon for the functioning of these memories, in which when a given voltage is applied to the MIM device, it may suffer the switching from initial insulating resistance state (HRS - High Resistance State) to a conductor resistance state (LRS - Low resistance state). The RS has been observed in various materials such as ZnO, NiO, perovskites and some solid electrolyte, in which two typical behaviors were observed: unipolar and bipolar. The unipolar switching behavior is independent of the applied polarity, while the bipolar behavior is not dependent. However, the influence of the insulating medium at kind behavior has not been known yet or how the insulating properties of the crystal may favor one or other behavior kind. Thus, in this study were constructed devices with structure Pt/ZnO(t)/ITO and Pt/ZnO(t)/Pt on glass substrates, where t is the deposition time of the ZnO layer varing from 3 min to 3 h. XRD measurements were performed showing that the crystallinity of the samples increased with the deposition time t > 30 min, however, the devices with t < 30 min no diffraction peak was observed. The RS behavior of all devices indicated that the switching from HRS to LRS was given by creation of conducting filaments based on oxygen vacancies, connecting the electrodes. It was observed that there was no significant influence of the lower electrode from the value of the filament forming voltage. In all devices the process of destruction of the filaments was based on the Joule effect, in which the conductive path is permanently destroyed that caused structural damage inside the ZnO matrix. The analyses showed that the behavior of RS was quality dependent of ZnO matrix, where appropriate values of oxygen vacancies are necessary for better performance in resistive memory.As memórias resistivas de acesso aleatório (ReRAM) são uma classe de dispositivos emergentes da nova geração de memórias não voláteis. Muitos pesquisadores vêm dispondo muitos esforços para compreender e desenvolver essas novas memórias por apresentarem estrutura simples metal-isolante-metal (MIM), facilidade de gravação/leitura, alta densidade de armazenamento e baixa potência consumida. A comutação resistiva (CR) é o fenômeno base para o funcionamento dessas memórias, na qual quando uma dada tensão elétrica é aplicada no dispositivo MIM, este pode sofrer a comutação de seu estado de resistência inicialmente isolante (HRS – High Resistance State) para um estado de resistência condutora (LRS – Low Resistance State). A CR já foi observada em diversos materiais como ZnO, NiO, perovskitas e alguns sólidos eletrolíticos, na qual dois comportamentos típicos foram percebidos: unipolar e bipolar. No comportamento unipolar a comutação é independente da polaridade aplicada, ao passo que no comportamento bipolar há essa dependência. No entanto, ainda não é bem conhecida a influência do meio isolante no tipo de comportamento ou como as propriedades cristalinas do isolante podem favorecer um comportamento ou outro. Dessa forma, neste trabalho foram construídos, através de um sistema de sputtering, dispositivos com estrutura Pt/ZnO(t)/ITO e Pt/ZnO(t)/Pt sobre substratos de vidro, onde t foi o tempo de deposição da camada de ZnO que variou de 3 min a 3 h. Medidas de DRX foram realizadas mostrando que a cristalinidade das amostras cresceu com o tempo de deposição para t > 30 min, porém os dispositivos com t < 30 min nenhum plano cristalino foi observado. O comportamento da CR de todos os dispositivos indicou que a comutação de HRS para LRS se deu por criação de filamentos condutores baseados em vacâncias de oxigênio, conectando os eletrodos. Foi observado que não houve influências significativas do eletrodo inferior em relação ao valor da tensão de formação filamentar. Em todos os dispositivos o processo de destruição dos filamentos foi baseado no efeito Joule, na qual o caminho condutor foi destruído de forma permanente causando danos estruturais no interior da matriz do ZnO. As análises mostraram que os comportamentos da CR dependeram da qualidade da matriz do ZnO, na qual valores adequados de vacâncias de oxigênio se fazem necessários para o bom desempenho em memória resistiva.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESapplication/pdfporUniversidade Federal de SergipePós-Graduação em FísicaUFSBrasilFísicaTeoria de comutaçãoComutação de circuitosCondutores elétricosÓxido de zincoFilmes finosComutação resistivaMemória resistivaZnOResistive switchingResistive memoriesCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAComutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnOinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSinstname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)instacron:UFSORIGINALADOLFO_HENRIQUE_NUNES_MELO.pdfapplication/pdf4565363https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/5365/1/ADOLFO_HENRIQUE_NUNES_MELO.pdffde1559fb43fd31f166ae988b5ef4783MD51TEXTADOLFO_HENRIQUE_NUNES_MELO.pdf.txtADOLFO_HENRIQUE_NUNES_MELO.pdf.txtExtracted texttext/plain175834https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/5365/2/ADOLFO_HENRIQUE_NUNES_MELO.pdf.txt3d053af4113a67c8690e7e3ec7a2b114MD52THUMBNAILADOLFO_HENRIQUE_NUNES_MELO.pdf.jpgADOLFO_HENRIQUE_NUNES_MELO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1232https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/5365/3/ADOLFO_HENRIQUE_NUNES_MELO.pdf.jpg968d29d679eb1fd0c2dfb77bc0210a0fMD53riufs/53652017-11-29 20:00:54.125oai:ufs.br:riufs/5365Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.ufs.br/oai/requestrepositorio@academico.ufs.bropendoar:2017-11-29T23:00:54Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)false
dc.title.por.fl_str_mv Comutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnO
title Comutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnO
spellingShingle Comutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnO
Melo, Adolfo Henrique Nunes
Física
Teoria de comutação
Comutação de circuitos
Condutores elétricos
Óxido de zinco
Filmes finos
Comutação resistiva
Memória resistiva
ZnO
Resistive switching
Resistive memories
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
title_short Comutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnO
title_full Comutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnO
title_fullStr Comutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnO
title_full_unstemmed Comutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnO
title_sort Comutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnO
author Melo, Adolfo Henrique Nunes
author_facet Melo, Adolfo Henrique Nunes
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Melo, Adolfo Henrique Nunes
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Macêdo, Marcelo Andrade
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8146750502601034
contributor_str_mv Macêdo, Marcelo Andrade
dc.subject.por.fl_str_mv Física
Teoria de comutação
Comutação de circuitos
Condutores elétricos
Óxido de zinco
Filmes finos
Comutação resistiva
Memória resistiva
ZnO
topic Física
Teoria de comutação
Comutação de circuitos
Condutores elétricos
Óxido de zinco
Filmes finos
Comutação resistiva
Memória resistiva
ZnO
Resistive switching
Resistive memories
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Resistive switching
Resistive memories
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
description The resistive random access memories (ReRAM) are a class of emerging devices of the new generation of non-volatile memories. Many researchers have been providing many efforts to understand and develop these new memories by presenting simple metal-insulator-metal structure (MIM), easy of read / write, high storage density and low power consumption. The resistive switching (RS) is the basic phenomenon for the functioning of these memories, in which when a given voltage is applied to the MIM device, it may suffer the switching from initial insulating resistance state (HRS - High Resistance State) to a conductor resistance state (LRS - Low resistance state). The RS has been observed in various materials such as ZnO, NiO, perovskites and some solid electrolyte, in which two typical behaviors were observed: unipolar and bipolar. The unipolar switching behavior is independent of the applied polarity, while the bipolar behavior is not dependent. However, the influence of the insulating medium at kind behavior has not been known yet or how the insulating properties of the crystal may favor one or other behavior kind. Thus, in this study were constructed devices with structure Pt/ZnO(t)/ITO and Pt/ZnO(t)/Pt on glass substrates, where t is the deposition time of the ZnO layer varing from 3 min to 3 h. XRD measurements were performed showing that the crystallinity of the samples increased with the deposition time t > 30 min, however, the devices with t < 30 min no diffraction peak was observed. The RS behavior of all devices indicated that the switching from HRS to LRS was given by creation of conducting filaments based on oxygen vacancies, connecting the electrodes. It was observed that there was no significant influence of the lower electrode from the value of the filament forming voltage. In all devices the process of destruction of the filaments was based on the Joule effect, in which the conductive path is permanently destroyed that caused structural damage inside the ZnO matrix. The analyses showed that the behavior of RS was quality dependent of ZnO matrix, where appropriate values of oxygen vacancies are necessary for better performance in resistive memory.
publishDate 2016
dc.date.issued.fl_str_mv 2016-02-26
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2017-09-26T18:27:42Z
dc.date.available.fl_str_mv 2017-09-26T18:27:42Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv Melo, Adolfo Henrique Nunes. Comutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnO. 2016. 94 f. Dissertação (Pós-Graduação em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2016.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://ri.ufs.br/handle/riufs/5365
identifier_str_mv Melo, Adolfo Henrique Nunes. Comutação resistiva por filamentos verticais em filmes finos de ZnO. 2016. 94 f. Dissertação (Pós-Graduação em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2016.
url https://ri.ufs.br/handle/riufs/5365
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Sergipe
dc.publisher.program.fl_str_mv Pós-Graduação em Física
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFS
dc.publisher.country.fl_str_mv Brasil
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Sergipe
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFS
instname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)
instacron:UFS
instname_str Universidade Federal de Sergipe (UFS)
instacron_str UFS
institution UFS
reponame_str Repositório Institucional da UFS
collection Repositório Institucional da UFS
bitstream.url.fl_str_mv https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/5365/1/ADOLFO_HENRIQUE_NUNES_MELO.pdf
https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/5365/2/ADOLFO_HENRIQUE_NUNES_MELO.pdf.txt
https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/5365/3/ADOLFO_HENRIQUE_NUNES_MELO.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv fde1559fb43fd31f166ae988b5ef4783
3d053af4113a67c8690e7e3ec7a2b114
968d29d679eb1fd0c2dfb77bc0210a0f
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@academico.ufs.br
_version_ 1802110764572475392