Лазерный синтез наноразмерных пленок оксидов ванадия и создание мемристоров на их основе

Цель: лазерный синтез тонкопленочных материалов и мемристорных металл - оксид - металл (МОМ)-структур на их основе, перспективных для создания нового типа элементной базы информационных систем, основанных на использовании мемристивного эффекта. Оксиды ванадия могут послужить базовым материалом при разработке мемристорных структур, которые могут лечь в основу технологии создания энергонезависимых модулей памяти и нейрочипов нового поколения. Отработаны режимы получения однородных тонких пленок контактов Pt и Au на кристаллических подложках сапфира, кремния и пленках оксида ванадия методом импульсного лазерного осаждения с целью получения максимальной удельной проводимости. Исследованы морфология и кристаллическая структура пленок контактов, зависимость параметров тонких пленок оксидов ванадия толщиной до 100 нм (структурные, оптические и электрические свойства), впервые полученных методом импульсного лазерного осаждения в бескапельном режиме на монокристаллических подложках сапфира, кремния и металлических контактах, от условий осаждения. Изучено влияние электрических и структурных свойств полученных пленок на величину мемристивного эффекта. Определена возможность легирования пленок оксидов ванадия вакансиями кислорода и контроля ширины легированной области (величина нестехиометрии) при варьировании условий роста (температура подложки, скорость осаждения пленок, давление буферного газа) при получении методом импульсного лазерного осаждения в бескапельном режиме. Контроль уровня легирования пленок оксидов ванадия вакансиями кислорода производили по зависимости удельного сопротивления пленки от давления буферного газа в процессе роста пленок. Получены пленочные MOM-структуры в вертикальной геометрии на основе аморфных и поликристаллических пленок оксидов ванадия и металлических электродов платины и золота с различной толщиной оксидных слоев до 150 нм при варьировании ширины и положения легированной области. Разработан и изготовлен стенд для измерения ВАХ мемристорных МОМ-структур с использованием осциллографа GW INSTEK GOS-6103C и двухканального вольтметра Keithley 2612 со встроенным импульсным источником питания. Исследованы ВАХ пленочных MOM-структур для определения наличия мемристивного эффекта при изменении ширины и положения легированной области в оксидном слое, а также в зависимости от толщины слоя оксида при различных полярности, форме и длительности импульса приложенного напряжения. Проверена воспроизводимость мемристивного эффекта при циклических переключениях. Дана оценка перспективы использования полученных пленочных MOM-структур для создания энергонезависимых модулей памяти и нейрочипов нового поколения.