Selectoren : cruciale componenten voor next-gen geheugentechnologie

Groep: CoCooN

Promotor: Christophe Detavernier

Begeleiding: Jonas Keukelier en Karl Opsomer

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contactgegevens opvragen door op de naam te klikken)

 

Selectoren : cruciale componenten voor next-gen foto 5aSi-gebaseerd “FLASH” geheugen vormt momenteel het niet-vluchtige geheugen bij uitstek door zijn lage productiekost en hoge densiteit, en is alom aanwezig in PC’s (solid state drives), smartphones, USB sticks, tablets,… Om aan de exponentieel toenemende vraag aan geheugenopslag tegemoet te komen en omdat verdere schaling van deze techniek steeds moeilijker wordt, is het noodzakelijk om naar alternatieven te kijken die zowel snel, compact als energiezuinig zijn. Momenteel verricht men o.a. onderzoek naar geheugens gebaseerd op magnetisme (MRAM), kristallisatie van een amorfe laag (PCM) en het groeien/verbreken van een geleidend filament  (CBRAM), elk met hun specifieke voor- en nadelen. Eén voordeel van deze nieuwe technieken is dat de eenvoudige structuur toelaat om deze in te bouwen in zogenaamde “3D crossbar arrays”. Hierbij worden meerdere lagen van geheugencellen (de blauwe cellen in de figuur) boven elkaar geplaatst om zo, via de 3e dimensie de totale opslag capaciteit per oppervlakte-eenheid sterk te vergroten. Om vervolgens een specifieke cel uit te lezen in deze array zonder invloed te ondervinden van de omringende geheugencellen dienen we echter een specifieke selectie component toe te voegen aan iedere cel. Deze component heet een “selector”.

Selectoren : cruciale componenten voor next-gen foto 5b

Selectoren dienen een zeer specifiek IV gedrag te vertonen en moeten bovendien compatibel zijn met de geheugencellen waarmee ze gepaard zullen worden. Chalcogenide materialen (Se, S en Te houdende materialen) vertonen een dergelijk gedrag en zijn compatibel met de meeste nieuwe geheugentechnologieën. Het verschijnsel wordt Ovonic Threshold Switching of OTS genoemd. Het exacte mechanisme dat aan de basis ligt van dit gedrag wordt echter nog niet begrepen.

Selectoren : cruciale componenten voor next-gen foto 5cIn deze thesis zullen we een aantal prototypes selector cellen maken op basis van GeSex en hun gedrag analyseren met behulp van elektrische metingen. Deze metingen kunnen zowel gebeuren bij kamertemperatuur, wat informatie oplevert over de prestaties van het materiaal onder standaard gebruiksomstandigheden, alsook bij cryogene temperaturen, wat fundamenteel inzicht oplevert in het onderliggende mechanisme dat verantwoordelijk is voor het OTS fenomeen. Naar gelang de vooruitgang van het project kunnen we de materialen aanpassen door bijvoorbeeld dopanten toe te voegen en te onderzoeken hoe deze de elektrische prestaties beïnvloeden (bij cryogene temperaturen).