Studium odporového spínání v paměťových celách na bázi iontově vodivých chalkogenidů a nanoporézního oxidu hlinitého

Abstract

Tato práce popisuje syntézu, charakterizaci a aplikaci tenkých vrstev amorfních chalkogenidů dopovaných stříbrem pro studium odporového spínání - jeden z moderních principů ukládání informací. Cílem byla příprava těchto paměťových cel využívajících tento princip a to v nanoměřítku. Cíle bylo prakticky dosaženo využitím porézního oxidu hlinitého (AAO). Postup přípravy paměťových cel s využitím AAO je komplexní a zahrnuje celou řadu kroků, které byly v rámci této disertační práce vyvinuty a optimalizovány. Pro potřeby přípravy paměťových cel byl AAO získán třemi způsoby: laboratorní přípravou, v rámci spolupráce se zahraničními institucemi a zakoupením komerčního AAO. Před použitím AAO byla studována jeho chemická odolnost v alkalických roztocích a možnost rozšíření průměru jeho pórů leptáním kyselinou fosforečnou. Následujícím krokem bylo elektrolytické vyplnění AAO stříbrem, přičemž důslednou optimalizací tohoto kroku bylo dosaženo velmi dobré úrovně vyplnění. Stříbrem vyplněné AAO bylo zarovnáno broušením a leštěním, které se ukázalo jako nejlepší z použitých přístupů. Vyplněné AAO s rovným povrchem zakončeným oddělenými konci nanodrátků stříbra bylo přepařeno termickým napařováním vrstvou chalkogenidového skla, které bylo připraveno předem. Pro změnu nevodivé chalkogenidové vrstvy na vrstvu iontově vodivou byl použit proces fotoindukované difuze stříbra do této vrstvy. Tento proces byl v práci důkladně studován a to nejen z hlediska kinetiky procesu, ale i z hlediska důležitosti tohoto procesu pro přípravu paměťových cel. Celý proces přípravy paměťových cel s využitím AAO byl dokončen vytvořením hliníkové elektrody na povrchu. Pro zjištění vlivu nanostrukturované elektrody tvořené stříbrem vyplněným AAO byly pro porovnání připraveny i paměťové cely bez nanostrukturované elektrody. Tyto cely byly připraveny na stříbrem přepařeném mikroskopickém skle a sloužily nejen ke srovnání s paměťovými celami připravenými s využitím AAO, ale i k vytvoření metodologie měření odporového spínání a k získání zkušeností s tímto fenoménem. Bylo připraveno šest měřících skriptů, které postihují různé aspekty odporového spínání. Po provedení všech popsaných operací bylo srovnáno odporové spínání paměťových cel připravených s pomocí AAO s paměťovými celami na mikroskopickém skle. Pozorovaný rozdíl potvrdil úspěch v přípravě paměťové cely nové generace v nanorozměrech a pozitivní přínos použití nanostrukturované elektrody. Dokázal i význam nanorozměrů paměťové cely pro průběh procesu odporového spínání. Tato práce tak otevírá široké možnosti dalšího studia fenoménu odporového spínání s cílem prohloubit znalosti pro využití odporových pamětí.