Έρευνα και ανάλυση του RTN σήματος σε ReRAM νιτριδίου του πυριτίου (Si3N4)

Λουκάς, Παναγιώτης-Ιωάννης; Loukas, Panagiotis-Ioannis

dc.contributor.author	Λουκάς, Παναγιώτης-Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Loukas, Panagiotis-Ioannis	en
dc.date.accessioned	2021-07-02T07:20:04Z
dc.date.available	2021-07-02T07:20:04Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53573
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21271
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	ReRAM	en
dc.subject	RTN	en
dc.subject	Διατάξεις μνήμης τυχαίας προσπέλασης εναλλαγής αντίστασης	el
dc.subject	Τυχαίος τηλεγραφικός θόρυβος	el
dc.subject	Διηλεκτρικό νιτρίδιο του πυριτίου	el
dc.subject	Μέτρηση θορύβου	el
dc.title	Έρευνα και ανάλυση του RTN σήματος σε ReRAM νιτριδίου του πυριτίου (Si3N4)	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Νανοτεχνολογία	el
heal.classification	Ανάλυση σήματος τυχαίου τηλεγραφικού θορύβου	el
heal.classification	Διατάξεις μνήμης τυχαίας προσπέλασης εναλλαγής αντίστασης	el
heal.classification	ReRAM	en
heal.classification	RTN signal	en
heal.classification	Flicker	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-03-31
heal.abstract	Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιείται μία θεωρητική και πειραματική μελέτη του τρόπου λειτουργείας, και της δυναμικής, του μηχανισμού αγωγιμότητας σε διατάξεις μνήμης τυχαίας προσπέλασης εναλλαγής αντίστασης (ReRAM), οι οποίες έχουν ως βάση το νιτρίδιο του πυριτίου, μέσω της ανάλυσης του σήματος RTN σε διάφορα επίπεδα αντιστάσεων. Οι ReRAM είναι διατάξεις που, στην πιο απλή τους μορφή, αποτελούνται από δύο μεταλλικά ηλεκτρόδια εκατέρωθεν ενός διηλεκτρικού, διάταξη οποία επιτρέπει το φαινόμενο της εναλλαγής αντίστασης, μέσω του οποίου συντελείται η αποθήκευση πληροφορίας, δηλαδή η λειτουργία μνήμης. Αυτές οι διατάξεις μνήμης είναι πολλά υποσχόμενες για την αντικατάσταση τωρινών μη πτητικών μνημών, με την παραγωγή αποθηκευτικού μέσου εξολοκλήρου από ReRAM. Έχουν χρησιμοποιηθεί πολλά διαφορετικά μεταλλικά οξείδια ως διηλεκτρικό για τις δομές αυτές, και η κατανόηση του μηχανισμού και της δυναμικής του μηχανισμού της εναλλαγής της αντίστασης είναι κρίσιμη για την μοντελοποίηση και τη χρήση των ReRAM σε διαφορετικές εφαρμογές. Ο τυχαίος τηλεγραφικός θόρυβος (Random Telegraph Noise - RTN) είναι μία ειδική περίπτωση θορύβου, και αποδίδεται στα συνεχόμενα συμβάντα παγίδευσης και, αντίστοιχα, τα συνεχόμενα συμβάντα έκλυσης μεμονωμένων ή πολλαπλών φορέων, οι οποίοι βρίσκονται σε κέντρα ατελειών στο εσωτερικό του διηλεκτρικού. Στην καταγραφή του σήματος του ρεύματος, το οποίο διαπερνάει την διάταξη, παρατηρούμε μεταβολές, ή τον λεγόμενο θόρυβο, οι οποίες τείνουν να είναι κυρίως RTN, αλλά και θόρυβος flicker. Μέσω διαφόρων συστημάτων καταγραφής του σήματος, και διαφόρων τεχνικών επεξεργασίας του, καθίσταται δυνατή η μελέτη του συγκεκριμένου θορύβου. Ένα πολλά υποσχόμενο είδος διάταξης ReRAM για εφαρμογές μνήμης είναι η διάταξη που έχει ως διηλεκτρικό το νιτρίδιο του πυριτίου (SixNy), διάταξη η οποία στην παρούσα εργασία εξετάζεται σε δύο ειδών παραλλαγές. Η πρώτη έχει ως διηλεκτρικό το νιτρίδιο του πυριτίου Si3N4, έχοντας επίσης πυρίτιο εμφυτευμένο με μεγάλη συγκέντρωση ηλεκτρονίων (n ++Si), και χαλκό (Cu) ως κάτω και άνω ηλεκτρόδια αντίστοιχα, ενώ η δεύτερη είναι η ίδια με την πρώτη με την διαφορά να έγκειται στην τοποθέτηση του υλικού του οξειδίου του πυριτίου (SiO2), ανάμεσα σε Si3N4 και n ++Si. Αρχικά, με την ανάλυση των χαρακτηριστικών ρεύματος - τάσης των συγκεκριμένων διατάξεων, οι οποίες ήταν σε μέγεθος (100x100)μm2 , αποκαλύπτεται η δυνατότητα να επιτευχθεί αντίσταση πολλαπλών επιπέδων. Επιπλέον, με την βοήθεια ενός λογισμικού και της κατάλληλης πειραματικής διάταξης, εφαρμόζοντας κατάλληλες ακολουθίες παλμών SET / RESET, επετεύχθη ο συντονισμός σε διαφορετικά επίπεδα αντίστασης, αλλά και η μέτρηση του σήματος RTN σε αυτά. Με τα αποτελέσματα αυτά γίνεται δυνατή η μελέτη και η ανάλυση του μηχανισμού αγωγιμότητας των δύο διατάξεων.	el
heal.abstract	In this thesis a theoretical and experimental study of the mode of operation, and the dynamics, of the conductivity mechanism in resistive random access memory (ReRAM) devices are studied, which are based on silicon nitride, through the analysis of the RTN signal at various levels of resistance. ReRAMs are devices that, in their simplest form, consist of two metal electrodes on either side of a dielectric, a device that allows the phenomenon of resistance exchange, through which information is stored, in other words the memory function. These memory devices are very promising for replacing current non-volatile memories, with the realization of storage class memories. Many different metal oxides have been used as dielectrics for these structures, and the understanding of the mechanism and dynamics of the resistance switching mechanism is critical to modeling and using ReRAM in different applications. The Random Telegraph Noise (RTN) is a special case of noise, which is attributed to the continuous trapping events and, respectively, the continuous release events of single or multiple carriers, that are located in the defect centers inside the dielectric. In the recording of the current signal, which passes through the device, we observe changes, or the so-called noise, which tend to be mainly RTN, but also flicker noise. Through various signal recording systems, and various processing techniques, it is possible to study this noise. A promising type of ReRAM device for memory applications is the silicon nitride (SixNiy) dielectric device, a device which in the present work is considered in two types of variants. The first has as dielectric the silicon nitride Si3N4, also having a heavily doped Si (n++Si), and copper (Cu) as bottom and top-electrodes respectively, while the second is the same as the first with the difference, which lies in the placement of silicon oxide (SiO2) material between Si3N4 and n++Si. The analysis of current-voltage characteristics, of those (100x100)μm2 devices, reveals that multi-level resistance operation can be achieved. In addition, with the help of the appropriate software and layout, applying appropriate SET / RESET pulse sequences, tuning was achieved at different resistance levels, random telegraph noise measurements performed at those different resistance levels. With these results it is possible to study and analyze the conductivity mechanism of these two devices.	en
heal.advisorName	Τσουκαλάς, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Δημητράκης, Παναγιώτης	el
heal.committeeMemberName	Τσουκαλάς, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ράπτης, Ιωάννης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	86 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false