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Masterarbeit: Untersuchung der Lebensdauereigenschaften bipolarer resistiver Speicher bei hoher Temperatur (~ 300 ºC)

Ausschreibendes Institut: PGI-7 - Elektronische Materialien
Kennziffer: D107/2017, Physik, Elektrotechnik

Beschreibung:
Redox-basierte Speicherzellen (Redox-based Resistive Random Access Memory, ReRAM) sind von aktuellem Interesse für hochintegrierbare, kostengünstige, und energieeffiziente nicht-flüchtige Speicher (Non-Volatile Memory, NVM). Ein bipolares ReRAM-Bauelement besteht aus einer isolierenden Schaltungschicht, die zwischen zwei asymmetrischen Metallelektroden gestapelt ist, d. h. leicht oxidierbare Elektrode wie das W, Ti, Hf oder Ta und eine inerte Metallelektrode wie das Pt; und der Schaltungsmechanismus beruht auf der Bewegung positiv geladener Sauerstoffleerstellendefekte unter einem angelegten elektrischen Feld.

Für nicht-flüchtige Speicher wird eine lange Aufrechterhaltung der eingeschriebenen Widerstandszustände gefordert. Für ReRAM Zellen basierend auf binären Oxiden hängt die Langzeitstabilität der Widerstandszustände ab vom Schreibstrom, von der Materialkombination aus Metall- und Oxidschichten sowie von ihren Dicken. Darüber hinaus gibt es jedoch bislang kein einheitliches Modell zum Langzeitverlust der Speicherzustände in ReRAM.

In der Masterarbeit sollen daher Langzeitverluste der Speicherzustände von Ta2O5-ReRAM-Zellen als Funktion der ohmschen Elektrode (Ta oder W) für unterschiedliche Schreibströme verglichen werden. Die Arbeit ist dazu in die folgenden Aufgaben gegliedert:

  1. Einfluss der Elektrode (Ta oder W) auf die Zustandsstabilität von Ta2O5-ReRAM-Zellen bei 300 °C
  2. Einfluss der Temperatur (180 – 300 °C) auf die Zustandsstabilität für geringe Schreibströme (50 μA)
  3. Auswertung der Ergebnisse und Aufstellen eine Modells zu Widerstandsdegradation in Ta2O5-ReRAM

Voraussetzungen:
Spaß an experimenteller und interdisziplinärer Arbeit, selbständige Arbeitsweise, gute Kenntnisse im Bereich der Halbleiterbauelemente. Grundlegende Kenntnisse im Bereich der Messtechnik und statistischen Datenanalyse werden vorausgesetzt.

Ansprechpartner:
Dr. Vikas Rana
Forschungszentrum Jülich
Peter Grünberg Institut 7 (Elektronische Materialien)

Tel.: 02461-616074
Mail: v.rana@fz-juelich.de


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