Тема: Исследование оптических свойств халькогенидных стеклообразных

Владимирович

Detection
Analytical Chemistry ( IF 6.350 ) Pub Date : 2018-12-18
Laser

written waveguide photonic quantum circuits. Graham D. Marshall, Alberto Politi, +4 authors Jeremy L. O'BrienPublished in Optics express 2009

J. S. Sanghera, L. B. Shaw L.E.B. Development and Infrared Applications of Chalcogenide Glass Optical Fibers // Fiber and Integrated Optics. 2000. № 3 (19). C. 251–274.

IT-300LV (JEOL))
Атомно-силовая микроскопия (NTEGRA Spectra(NT-MDT))
Рентгеновская дифракция (Shimadzu XRD-7000)
Спектроскопия комбинационного рассеяния

и фотолюминесценции (NTEGRA Spectra (NT-MDT))
Спектрофотомерия (Cary 5000 (Varian))
ИК-Фурье спектроскопия (Spectrum BX II (PerkinElmer))

London, 1974.
[2] Swanepoel R. // J. Phys. E: Sci. Instrum.

1983. Vol. 16. P. 1214–1222.

Расчет оптических характеристик плёнок: оптическая ширина запрещенной зоны (Egopt) и показатель преломления (n) проводился используя методики предложенные Тауцем и Swanepoel в работах [1] и [2] соответственно.

Расчёт спектральной зависимости коэффициента поглощения из спектров пропускания и отражения

Расчёт показателя преломления

эквивалентных схем измерения сопротивления мемристоров
Нижний Новгород, 2019
Шенина М.Е.,К. ф.-м.н., н.с.

НОЦ ФТНС ННГУ

вольтамперной характеристикой, обладающий гистерезисом.
[1] Nonvolatile resistive switching memory utilizing gold nanocrystals embedded

in zirconium oxide/Weihua Guan, Shibing Long, Rui Jia, and Ming Liua_// APPLIED PHYSICS LETTERS 91, 062111 _2007
[2] D. Ielmini. Resistive switching memories based on metal oxides: mechanisms, reliability and scaling. Semicond. Sci. Technol. 31, 2016, 063002

Мемристор

Время переключения состояний сопротивления ~ 10 нс

типом электродов


Измерение вольтамперных характеристик, проведение резистивных переключений;
Измерение токового отклика на

импульсное воздействие;
Анализ полученных экспериментальных данных:
определение напряжений и токов переключений,
определение параметров эквивалентной схемы измерения характеристик мемристора,
оценка времени отклика мемристора на переключающий и опрашивающий импульс.

Структуры и Задачи

+ПК

6211 + ПК + Осциллограф

физики
Уметь работать на ПК в графических редакторах и редакторах таблиц

или математических вычислительных средах
(Origin, Mathematica, Mathcad, Excel, MS Paint, Photoshop, и т.д.)
Знать основы программирования
Владеть английским языком в рамках школьного курса

профиль распределения химических элементов по глубине и
б) ВР ПЭМ-изображение

поперечного среза структуры ZrO2(Y)/TaOx/TiOx/TiN/Ti/SiO2/Si.

Рис. 2. Пример спектрального разложения ФЭ-линий а) Zr 3d (~5 нм) и б) N 1s (~19 нм).

экспериментальных данных» Научный руководитель: м.н.с. Окулич Евгения Викторовна

диоксида кремния
Мемристоры – это тонкоплёночные структуры на основе диэлектрика, которые

могут запоминать своё состояние сопротивления («memory»-память) в зависимости от подаваемого напряжения.

Направления использования:
в устройствах памяти
в области искусственного интеллекта и нейросетей

Мемристоры на основе диоксида кремния (SiO2) являются одними из наиболее изучаемых из-за доступности кремния и масштабности применения его в микроэлектронике.

Диоксид кремния может быть изготовлен различными способами: магнетронное распыление, электронно-лучевое осаждение, влажное окисление.

В зависимости от метода изготовления получаются структуры с отличающимися по качеству электро-физическими характеристиками.

Схематическая вольтамперная характеристика структуры до и после формовки (приложения достаточно большого импульса напряжения), проводимой при отрицательном напряжении

До настоящего времени для мемристоров на основе диоксида кремния, несмотря на интенсивные исследования в России и мире, не удалось получить устойчивых результатов (мемристивного эффекта).

Для улучшения параметров структур предлагается использование ионного облучения.

типа - мемристорами.

Ознакомление с программой SRIM, используемой при выборе режимов

облучения.

Измерение электро-физических характеристик мемристоров на приборе Agilent.

Освоение методики обработки результатов с применением программы Origin и языка программирования Python.

руководитель
Филатов Дмитрий Олегович
Доктор физико-математических наук
Ведущий научный сотрудник
Научно-образовательного центра «Физика твердотельных

наноструктур»
Нижегороского государственного университета им.Н.И.Лобачевского

Содержание работы
1. Освоение методики измерения спектров фотопроводимости полупроводниковых образцов
2. Самостоятельное (под контролем руководителя) выполение цикла измерений спектров фотопроводимости образцов ZnSe, солегированных различными примесями
3. Обработка и анализ полученных спектров фотопроводимости, сравнение с литературными данными

основе эпитаксиальных пленок SiGe методом проводящей АСМ.

Сегодняшнее понимание механизма РП

в мемристорах, основано на филаментарном механизме. Под действием электрического поля, вакансии кислорода (или катионы металлов) формируют проводящие нити (филаменты), растущие почти через весь слой диэлектрика, и, таким образом, замыкают электроды. Если приложить напряжение обратной полярности, филаменты разрушаются (как правило, вблизи одного из электродов) и сопротивление мемристорной структуры восстанавливается. Одной из проблем в разработке мемристивных устройств энергонезависимой памяти является проблема размерами электродов в несколько десятков микрометров (под которыми может формироваться большое количество филаментов масштабирования. Закономерности РП, установленные при исследованиях модельных мемристоров с), оказываются отличными от закономерностей РП мемристоров с электродами нанометровых размеров, под которыми может поместиться небольшое количество филаментов (в пределе — один индивидуальный филамент).

поверхности диэлектрической пленки может составлять

размерам ячеек перспективной мемристивной памяти. Таким образом, контакт проводящего АСМ зонда к поверхности диэлектрической плёнки на проводящей подложке представляет собой хорошую модельную систему (виртуальный мемристор) для изучения особенностей РП в масштабах, соответствующих ожидаемым размерам перспективных мемристивных устройств.
Цель работы: Экспериментальное исследование эффекта резистивного переключения в индивидуальной дислокации в мемристорных структурах на основе пленок SiGe методом проводящей АСМ.
Задачами работы являются:
- получение и обработка экспериментальных данных по резистивному переключению в индивидуальных дислокациях в мемристорных структурах на основе пленок SiGe методом проводящей АСМ;
План работ:
1. Работа с научной литературой по тематике.
2.Получение экспериментальных данных (участие в экспериментах на АСМ/СТМ в атмосферных условиях).
3.Обработка экспериментальных данных с использованием программного обеспечения Origin Pro 9.0:. построение Вольт-амперных характеристик, определение основных параметров резистивного переключения (Vset, Vreset, Ionn/Ioff) в индивидуальных дислокациях в мемристивных структурах на основе пленок SiGe.
4.Подготовка текста учебно-исследовательской работы и презентации своей работы с использованием программного обеспечения: Microsoft word и Microsoft Power Point.

с дислокациями.
(Научн. рук , к.ф.м.н. Олег

Николаевич Горшков).


2. Формирование филаментов в мемристорах с оксидным диэлектрическим слоем и определение его геометрических параметров.
(Научн. рук , к.ф.м.н. Мария Николаевна Коряжкина).
 

  НОЦ, Физический факультет, Нижний Новгород - 2019

приложенного напряжения и сохранять состояние с определённым сопротивлением длительное время

без затрат энергии.

Резистивное переключение – обратимое бистабильное (мультистабильное) изменение электропроводности диэлектрика под действием внешнего электрического поля.
Сегодняшнее понимание механизмов резистивных переключений основано главным образом на концепции проводящих каналов (филаментов), возникающих внутри диэлектрика под действием приложенного электрического поля. Внутри филаментов происходит модификация атомной структуры материала, что приводит к локальному изменению электронной проводимости материала.

R. Waser, M. Aono / Nanoionics-based resistive switching memories. Nature Materials. – 2007. – Vol.6. – P.833-840.

устройств
→ не фон Неймоновских компьютеров
→ электронных устройств для нейробиологии и

медицины
Основные преимущества мемристоров:
малые размеры → высокая плотность записи информации;
простота изготовления → высокая надежность и скорость перезаписи;
совместимость с КМОП-технологией.
Нерешённые задачи:
не достаточно изучены механизмы резистивных переключений в мемристорных структурах;
стабильность параметров резистивного переключения не достаточна для применения в устройствах резистивной памяти;
не определены оптимальные материалы и технологии изготовления мемристорных устройств.

F. Caravelli, J.P. Carbajal / Memristors for the curious outsiders. Technologies. – 2018. – Vol.ХХ, №1. – P. 1-42.

тангенса угла диэлектрических потерь (Agilent В1500A)









2. Обработка и анализ полученных

результатов. Определение геометрических параметров филаментов.

Горшков Алексей Павлович

Определение

ширины запрещенной зоны полупроводниковых материалов для фотокаталитической очистки воды от органических примесей.
Литература: (http://window.edu.ru/resource/147/21147/files/0010_10..) ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛОВ. В.Ф. Агекян. Соросовский образовательный журнал 2000. С. 101-107 http://window.edu.ru/resource/482/21482/files/0011_05.. ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ И ВОЗДУХА. Е.Н. САВИНОВ. СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 6, №11, 2000