Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER
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6 INTEGRATION VON METHYL-SILSESQUIOXAN<br />
Es wurden Top- und Bottom-Elektroden mit Messnadeln kontaktiert, eine Spannung<br />
zwischen den beiden Elektroden angelegt und der Strom durch <strong>die</strong> Crossbars gemessen.<br />
Die Spannung wurde dabei in 10 mV Schritten sukzessive erhöht bzw. verringert,<br />
sodass eine I(U)-Charakteristik aufgenommen werden konnte. Die einzelnen<br />
Spannungsschritte wurden jeweils mit <strong>einer</strong> Dauer von 20 ms gehalten. Bei den I(U)-<br />
Kennlinien <strong>die</strong>ser Arbeit ist <strong>die</strong> Bezugsrichtung der Spannung stets von der Top-<br />
Elektrode zur Bottom-Elektrode definiert. Eine positive Spannung bedeutet also<br />
positives Potential auf der Top-Elektrode bei Massepotential auf der Bottom-Elektrode<br />
(vgl. dazu auch Abbildung 3.1).<br />
Abbildung 6.3 b) zeigt eine beispielhafte I(U)-Kennlinie, welche an <strong>einer</strong> 3 μm x 3 μm<br />
Einzelkreuzstruktur aufgenommen wurde. Die Richtung des Spannungszyklusses ist mit<br />
Pfeilen gekennzeichnet. Ausgehend von 0 V wurde <strong>die</strong> Spannung sukzessiv erhöht.<br />
Dabei wurde zunächst ein sehr geringer Strom gemessen, da sich <strong>die</strong> Zelle initial im<br />
hochohmigen OFF-Zustand befand. Bei <strong>einer</strong> Spannung von + 1,6 V stieg der Strom<br />
sprungartig an. Es wurde eine Strombegrenzung von 100 μA gewählt, welche den<br />
maximalen Strom durch <strong>die</strong> Zelle begrenzte, was dem Schutz der Zelle vor<br />
Zerstörungen durch zu hohe Stromstärken <strong>die</strong>nte. Die Zelle befand sich nun, nach dem<br />
SET, im niederohmigen ON-Zustand. Wird <strong>die</strong> Spannung wieder auf 0 V verringert, so<br />
läuft der Strom aus der 100 μA-Begrenzung über eine steile Gerade in den Nullpunkt.<br />
Mit der Veränderung der Polarität zu negativen Spannungen wurde <strong>die</strong> Zelle bei <strong>einer</strong><br />
Spannung von - 100 mV und einem Ausschaltstrom von - 85 μA wieder in den<br />
hochohmigen OFF-Zustand durch <strong>die</strong> sprungartige Verringerung des Stroms versetzt.<br />
Ein bipolares Schalten fand somit an den Pt/MSQ/Ag-Speicherzellen statt.<br />
Es wurde beobachtet, dass <strong>die</strong> SET-Spannung des initialen, ersten Zyklusses stets höher<br />
war, als <strong>die</strong> der darauf folgenden Zyklen. Im weiteren Verlauf der Messung verringerte<br />
sich <strong>die</strong> SET-Spannung hier auf + 150 mV. Diese Erscheinung ist durchaus mit<br />
Literaturangaben vergleichbar, bei denen initiale Formierungszyklen beschrieben<br />
werden, in denen bevorzugte, leitende Pfade durch das resistive Material entstehen.<br />
Diese Neubildung bevorzugter Pfade bedingt höhere Spannungen als sie bei den<br />
nachfolgenden Schaltzyklen auftreten (vgl. Kapitel 3.1).<br />
Wird <strong>die</strong> Zellgröße auf 100 nm x 100 nm verringert, so ergibt sich ein ähnliches<br />
Schaltverhalten wie das der 3 μm x 3 μm-Zellen. Abbildung 6.3 c) zeigt <strong>die</strong><br />
entsprechende I(U)-Kennlinie <strong>einer</strong> Nano-Zelle. Die Formierungsspannung lag hier bei<br />
1,6 V und verringerte sich bei den nachfolgenden Zyklen zu <strong>einer</strong> SET-Spannung von<br />
0,35 V. Auch hier wurde der Einschaltstrom auf 100 μA begrenzt. Der RESET fand bei<br />
<strong>einer</strong> Spannung von - 0,5 V und einem maximalen Strom von - 75 μA statt, womit auch<br />
hier bipolares Schalten auftrat.<br />
Es sei an <strong>die</strong>ser Stelle erwähnt, dass <strong>die</strong> I(U)-Darstellung vor allem im Bereich der<br />
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