Atomi skálájú kapcsolás Nb nanovezetékekben és Nb2O5 memrisztorokban
A félvezető memóriaeszközök miniatürizációjának üteme az utóbbi években lelassult. Emiatt új elven működő memóriák fejlesztése egy igen aktívan kutatott téma jelenleg. Egy ilyen eszköz a memrisztor (vagy más néven rezisztíven kapcsolható memória), amelynek ellenállása a rá adott feszültségjelekkel hangolható. Egy memrisztor fémes elektródák közötti ionos vezető vékonyrétegből áll. Egy adott küszöbfeszültséget meghaladó feszültségjel hatására az ionos vezetőnek megváltozik a lokális összetétele, ami az ellenállás megváltozását okozza [1]. A folyamat reverzibilis, és az ellenállás függ a feszültségjel amplitúdójától és idejétől. A memrisztor tehát analóg memóriával rendelkezik (az ellenállás értéke), ami – a működési mechanizmustól függően – akár néhány nm-es méretskálájú térrészben eltárolható.
A kapcsolások során lezajló folyamatok jobb megértése érdekében szupravezető subgap spektroszkópiás technikával vizsgáltam Nb kontaktusokat MCBJ (mechanically controllable break junction) rendszerben, illetve Nb/Nb és Nb/Nb2O5/Nb pontkontaktusokat STM (scanning tunneling microscopy) rendszerben. A Nb2O5 vékonyrétegen létrehozott nanokontaktusok alacsony hőmérsékleten is tapasztalható memrisztív viselkedésén túl további érdekes jelenség a tiszta Nb kontaktusokon látható atomi kapcsolás, ami kizárólag alacsony hőmérsékleten figyelhető meg, és néhány atom átrendeződésével ellenállásváltozásthoz vezet.
A spektroszkópiához szükséges szupravezető elektródák anyaga Nb, a méréseket emiatt folyékony héliummal hűtött környezetben végeztem. A subgap tartományban (+/-10 mV) felvett áram-feszültség görbék illesztésével következtetni lehet a vezetési csatornák transzmissziós sajátértékeire és számára, ami szoros összefüggésben áll a kontaktus átmérőjével. A jellemző méretskála feltárásától a kapcsolási mechanizmus jobb megértése várható, ami kulcsfontosságú a jövőbeni memória célú alkalmazásokhoz.
Irodalom:
[1] J. J. Yang et al., Nature Nanotechnology, 8, 13 (2013)
szerző
-
Török Tímea Nóra
Fizikus mesterképzési szak (MSc)
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Halbritter András
tanszékvezető, egyetemi tanár, Fizika Tanszék
