Оглавление
ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................................................... 5
Глава 1 Литературный обзор ........................................................................................................... 14
1.1 Явления SILC и TDDB в тонких плёнках аморфного SiO2 как предшественники создания
мемристивных устройств ............................................................................................................. 14
1.2 Мемристоры класса VCM ...................................................................................................... 19
1.3 VCM-мемристоры на базе аморфных пленок SiO2 и SiOx (x < 2) ...................................... 22
1.3.1 Поведение нанокластеров кремния в тонких плёнках оксида кремния ..................... 23
1.3.2 Методы создания и модели резистивного переключения VCM мемристоров на базе
плёнок аморфного оксида кремния ......................................................................................... 24
1.4 Управление параметрами мемристивных устройств методом имплантации ионов ........ 35
1.5 Проблема определения стойкости мемристорных приборов к высокоэнергетическим
воздействиям ................................................................................................................................. 40
1.6 Исследование процессов резистивного переключения мемристоров методом
молекулярно-динамического моделирования ............................................................................ 41
Выводы к Главе 1 .......................................................................................................................... 43
Глава 2 Ионно-лучевая модификация как способ управления рабочими параметрами
мемристивных структур на основе оксидов .................................................................................. 44
2.1 Введение .................................................................................................................................. 44
2.2 Методика исследования ......................................................................................................... 46
2.3 Влияние облучения ионами H+ и Ne+ на параметры мемристоров на основе оксида
кремния .......................................................................................................................................... 48
2.4 Влияние облучения ионами Xe+ на параметры мемристоров на основе оксида кремния 54
2.5 Влияние облучения ионами Si+ на параметры мемристоров на основе оксида кремния 59
2.6 Влияние облучения ионами Si+ на параметры мемристоров на основе
стабилизированного диоксида циркония ................................................................................... 66
Выводы к Главе 2 .......................................................................................................................... 71
Глава 3 Молекулярно-динамическое моделирование структурных изменений в области
филамента .......................................................................................................................................... 72
3.1 Введение .................................................................................................................................. 72
3.2 Методика расчетов.................................................................................................................. 74
3.2.1 Алгоритм расчета ............................................................................................................. 74
3.2.2 VMD................................................................................................................................... 75
3.2.3 SRIM .................................................................................................................................. 75
3.2.4 LAMMPS ........................................................................................................................... 76
3
3.2.5 Выбор потенциала ............................................................................................................ 77
3.2.6 Обработка данных ............................................................................................................ 77
3.3 Варианты расчетов .................................................................................................................. 78
3.4 Результаты и их обсуждение ................................................................................................. 79
3.4.1 Структурные изменения в области филамента на начальной стадии отжига оксида
SiO2 ............................................................................................................................................. 79
3.4.2 Структурные изменения в области филамента на начальной стадии отжига оксида
SiO1.7 ........................................................................................................................................... 84
3.4.3 Структурные изменения в области филамента на начальной стадии отжига оксида
SiO1.1 ........................................................................................................................................... 88
3.4.4 Структурные изменения в области филамента при миграции атомов кислорода ..... 91
3.4.5 Структурные изменения в филаменте мемристора, сформированного на основе
облученного ионами Xe+ оксида SiOx (x = 1.2 и 1.7) ............................................................. 93
3.4.6 Структурные изменения в области филамента мемристора, сформированного на
основе облученного Si+ оксида SiO1.7 ..................................................................................... 97
Выводы к Главе 3 ........................................................................................................................ 101
Глава 4 Применение ионов средних энергий для испытания на стойкость мемристивных
структур к воздействию космического (протонного) и реакторного (нейтронного) облучения
.......................................................................................................................................................... 102
Введение ...................................................................................................................................... 102
4.1 Постановка задачи ................................................................................................................ 102
4.2 Методика................................................................................................................................ 104
4.2.1 Методика компьютерного моделирования .................................................................. 104
4.2.2 Методика эксперимента ................................................................................................ 108
4.2.3 Алгоритм измерений ...................................................................................................... 110
4.3 Результаты компьютерного моделирования ...................................................................... 110
4.3.1 Ионизирующее облучение ............................................................................................ 111
4.3.2 Дефектообразующее облучение ................................................................................... 114
4.4 Результаты эксперимента по имитации радиационной стойкости мемристоров с
помощью ионного облучения .................................................................................................... 117
4.4.1 Имитация облучения космическими протонами ........................................................ 118
4.4.2 Имитация облучения реакторными нейтронами......................................................... 122
4.4.3 Оценка адекватности используемой модели ............................................................... 123
Выводы к главе 4 ........................................................................................................................ 126
Заключение ...................................................................................................................................... 127
Список сокращений ........................................................................................................................ 129
4
Список публикаций по теме диссертации .................................................................................... 131
Список литературы ......................................................................................................................... 139
Приложение .………………………………………………………………………………………153
