Caracterização Elétrica, Simulação e Fabricação de Memórias Resistivas de Acesso Aleatório - ReRAMs

Resumo

Para suprir a crescente demanda por velocidade e poder de processamento, novas tecnologias passaram a ser alvo de estudo para a fabricação de dispositivos de dimensões extremamente reduzidas (sub-20 nm), seja com o uso de novos materiais como os transistores de grafeno, seja através de diferentes modos de condução, como transistores de efeito túnel. Entretanto, para a aplicação em memórias, um novo dispositivo denominado memristor, RRAM ou ainda ReRAM, tem mostrado características extremamente promissoras, como uma alta capacidade de chaveamento. Os dispositivos ReRAM são constituídos por uma estrutura metal-dielétrico-metal, em que o dielétrico é usualmente um óxido metálico. Com aplicação de potencial entre os eletrodos situados nas extremidades da estrutura, há a formação de um filamento no interior do óxido que conecta os dois metais, mudando a resistência do dispositivo. Ou seja, dependendo da polarização, dispositivos ReRAM podem apresentar estados de alta ou baixa resistência. Alguns desses estudos, tem buscado, inclusive, estudar a utilização destes dispositivos como células de memórias multiníveis, em que são apresentados diversos estados resistivos, de modo a permitir a representação de diversos níveis lógicos.Visando melhorar suas características elétricas, têm sido propostas células ReRAM com múltiplas camadas de diferentes materiais dielétricos, com o objetivo de otimizar a formação do filamento de condução. No entanto, as características elétricas, térmicas e a física de funcionamento destes dispositivos ainda não são completamente conhecidas. Deste modo, este projeto de pesquisa tem como objetivo o estudo, através de simulações numéricas e caracterização elétrica experimental, do comportamento de memórias ReRAM de múltiplas camadas, buscando identificar os principais parâmetros que regem seu funcionamento e afetam sua confiabilidade. Adicionalmente, tem-se como objetivo utilizar os parâmetros advindos da caracterização elétrica experimental e das simulações numéricas como base para a fabricação de dispositivos numa parceria com o Centro de Componentes Semicondutores e Nanotecnologia (CCSNano) da UNICAMP.Este projeto apresenta grande relevância dos pontos de vista científico e tecnológico, uma vez que se trata de uma nova linha de pesquisa que será incorporada ao Centro Universitário FEI tratando de dispositivos eletrônicos do estado da arte, cujas características elétricas têm atraído interesse de indústrias de ponta na área da tecnologia.