Ионно-лучевая модификация параметров мемристоров на основе SiOx и ZrO2(Y) и имитационное моделирование их радиационной стойкости тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Окулич Евгения Викторовна

• Окулич Евгения Викторовна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Окулич Евгения Викторовна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Явления SILC и TDDB в тонких плёнках аморфного SiO2 как предшественники создания мемристивных устройств

1.2 Мемристоры класса VCM

1.3 VCM-мемристоры на базе аморфных пленок SiO2 и SiOx (х < 2)

1.3.1 Поведение нанокластеров кремния в тонких плёнках оксида кремния

1.3.2 Методы создания и модели резистивного переключения VCM мемристоров на базе плёнок аморфного оксида кремния

1.4 Управление параметрами мемристивных устройств методом имплантации ионов

1.5 Проблема определения стойкости мемристорных приборов к высокоэнергетическим воздействиям

1.6 Исследование процессов резистивного переключения мемристоров методом молекулярно-динамического моделирования

Выводы к Главе

Глава 2 Ионно-лучевая модификация как способ управления рабочими параметрами мемристивных структур на основе оксидов

2.1 Введение

2.2 Методика исследования

2.3 Влияние облучения ионами И1" и №+ на параметры мемристоров на основе оксида кремния

2.4 Влияние облучения ионами Xe+ на параметры мемристоров на основе оксида кремния54

2.5 Влияние облучения ионами Si+ на параметры мемристоров на основе оксида кремния

2.6 Влияние облучения ионами Si+ на параметры мемристоров на основе стабилизированного диоксида циркония

Выводы к Главе

Глава 3 Молекулярно-динамическое моделирование структурных изменений в области филамента

3.1 Введение

3.2 Методика расчетов

3.2.1 Алгоритм расчета

3.2.2 VMD

3.2.3 SRIM

3.2.4 LAMMPS

3.2.5 Выбор потенциала

3.2.6 Обработка данных

3.3 Варианты расчетов

3.4 Результаты и их обсуждение

3.4.1 Структурные изменения в области филамента на начальной стадии отжига оксида SiO2

3.4.2 Структурные изменения в области филамента на начальной стадии отжига оксида SiOl

3.4.3 Структурные изменения в области филамента на начальной стадии отжига оксида

8Ю1

3.4.4 Структурные изменения в области филамента при миграции атомов кислорода

3.4.5 Структурные изменения в филаменте мемристора, сформированного на основе облученного ионами Xe+ оксида SiOx ^ = 1.2 и 1.7)

3.4.6 Структурные изменения в области филамента мемристора, сформированного на основе облученного Si+ оксида SiOl

Выводы к Главе

Глава 4 Применение ионов средних энергий для испытания на стойкость мемристивных структур к воздействию космического (протонного) и реакторного (нейтронного) облучения

Введение

4.1 Постановка задачи

4.2 Методика

4.2.1 Методика компьютерного моделирования

4.2.2 Методика эксперимента

4.2.3 Алгоритм измерений

4.3 Результаты компьютерного моделирования

4.3.1 Ионизирующее облучение

4.3.2 Дефектообразующее облучение

4.4 Результаты эксперимента по имитации радиационной стойкости мемристоров с помощью ионного облучения

4.4.1 Имитация облучения космическими протонами

4.4.2 Имитация облучения реакторными нейтронами

4.4.3 Оценка адекватности используемой модели

Выводы к главе

Заключение

Список сокращений

Список публикаций по теме диссертации

Список литературы

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ионно-лучевая модификация параметров мемристоров на основе SiOx и ZrO2(Y) и имитационное моделирование их радиационной стойкости»

Актуальность и степень разработанности

В настоящее время одним из наиболее перспективных направлений в области информационных и нейроморфных технологий является создание и изучение элементов энергонезависимой памяти на основе эффекта резистивного переключения (РП) -мемристоров. Их принцип действия основан на переключении между двумя устойчивыми состояниями сопротивления - состоянием с высоким сопротивлением (СВС) и состоянием с низким сопротивлением (СНС) - путем приложения к электродам мемристора напряжения определенной полярности и величины. Мемристор можно определить как пассивный элемент электрической цепи, сопротивление которого зависит от прошедшего через него заряда. После снятия воздействия электрического поля мемристор не изменяет своего резистивного состояния, т.е. "запоминает" последнее значение сопротивления. Отсюда и его название (англ.: memristor - сокращение от memory и resistor - резистор с памятью). Геометрически мемристор представляет собой структуру «металл-диэлектрик-металл» или «металл-диэлектрик-полупроводник», в которой между слоями хорошо проводящего материала (электродами) находится тонкая (обычно менее 100 нм) пленка диэлектрика. Мемристоры считаются совместимыми с традиционными процессами изготовления комплементарных структур «металл-оксид-полупроводник» (КМОП).

Ток в этих структурах протекает по тонким проводящим каналам - филаментам. В широко распространенном типе мемристоров - NVM - Non-volatile memory, филаменты сформированы кислородными вакансиями, а процессы переключения происходят за счет процесса миграции ионов кислорода (кислородных вакансий), процессов окисления и восстановления.

За последние 10-15 лет исследованиям в этой области посвящено значительное количество публикаций. Однако для широкого практического применения мемристоров требуется решение проблем, обусловленных рядом недостатков этих устройств. Среди них центральное место занимает низкая воспроизводимость параметров, связанная со стохастической природой процесса РП. На каждом цикле переключения возникает статистический разброс резистивных состояний вследствие образования новой конфигурации филамента, который формируется или разрушается при различных значениях тока и напряжения. Это в большей степени связано с тем, что зарождение филаментов происходит на

неоднородностях, располагающихся на границе раздела «диэлектрик/электрод», а также с наличием флуктуаций концентрации состава и дефектов в пленке и др. Эти же обстоятельства дают значительный вклад в разброс параметров РП от устройства к устройству.

Разброс параметров РП (напряжения переключения и значения сопротивлений в состояниях СВС и СНС) является весьма критичным с точки зрения возможности промышленной реализации электронных (в том числе нейроморфных) схем на основе мемристоров. Решение этих проблем требует углубленных фундаментальных знаний о структуре, морфологии и связанных с ними физических принципах работы мемристоров, особенно, о процессах атомной перестройки в филаменте.

Магистральным путем улучшения воспроизводимости параметров является разработка методов управления распределением дефектов в диэлектрике, а также способов создания концентраторов электрического поля с целью контролируемого управления точками (областями) зарождения филаментов и, соответственно, локализации процессов, ответственных за РП.

Как хорошо известно, наиболее эффективным и гибким путем контролируемого создания дефектов в твердых телах является ионная имплантация, которая позволяет регулировать распределение дефектов путем рационального выбора параметров таких как вид ионов, их энергия, доза, режим постимплантационного отжига. Ионная имплантация позволяет также проводить не ограниченное «химией» легирование материалов заданными примесями с целью создания зародышей нанокластеров и комплексов, играющих, как выяснилось, ключевую роль в процессах, происходящих в филаментах и ответственных за РП. Большим преимуществом данного метода является также совместимость с традиционной технологией полупроводниковой микроэлектроники, что особенно важно для масштабирования и удешевления производства мемристоров как новой элементной базы информационных и нейроморфных устройств.

Однако физические основы применения ионной имплантации для улучшения параметров мемристоров и повышения их воспроизводимости путем контролируемого создания дефектов в области филамента, а также мест зарождения филаментов, к началу выполнения диссертации оставались слабо разработанными. Поэтому экспериментальное и теоретическое исследование процессов, связанных с дефектообразованием в филаментах и их контролируемым зарождением при ионном облучении, является весьма актуальной задачей.

Одной из центральных проблем усовершенствования мемристивных схем является также повышение их радиационной стойкости. Это связано с перспективой применения мемристоров в космической и ядерной отраслях, например, в целях дистанционного управления установками на атомных электростанциях. Натурные испытания радиационной стойкости весьма затратны, и при этом не всегда доступны или недостаточно оперативны. Поэтому в последнее время натурные испытания заменяют так называемым имитационным моделированием. В данной работе впервые представлен разработанный и продемонстрированный диссертантом способ ионно-лучевой имитации радиационной стойкости мемристоров.

Наиболее распространёнными материалами, используемыми в качестве диэлектрика в мемристивных структурах, являются ТаОх, ZrOx, НГОх, ТЮх и др., а также SiOx и SiNx. Среди них как наиболее совместимый с традиционной кремниевой технологией признан оксид кремния. Отметим, что он имеет широкое применение в КМОП-технологии производства кремниевых транзисторов, являющихся частью функциональных мемристорных схем. Отсюда следует актуальность выбора в качестве предмета настоящего исследования мемристоров на базе оксида кремния. Выбор другого материала - стабилизированного иттрием диоксида циркония ^Ю2(У), СДЦ), обусловлен рядом существенных преимуществ, среди которых самым важным является возможность путем регулирования концентрации иттрия получать оптимальную концентрацию вакансий, играющих ключевую роль в функционировании ^УМ мемристоров.

К началу выполнения диссертационного исследования были реализованы попытки создания мемристивных устройств на основе пленок аморфного оксида кремния, основанные на теоретических и экспериментальных работах, в которых обнаружены и изучены мемристивные эффекты. Однако физические процессы, лежащие в основе ионно-лучевой модификации параметров мемристоров, оставались слабо изученными. Кроме того, не было разработанной методики ионно-лучевого имитационного испытания мемристоров на стойкость к облучению космическими протонами и реакторными нейтронами, хотя такой способ испытания, как установлено в работе, является полезным и эффективным.

Цели и задачи диссертационного исследования

Целью диссертационной работы является экспериментальное и теоретическое (компьютерное) исследование физических процессов в пленках оксида кремния и

стабилизированного иттрием диоксида циркония, а также в мемристорных структурах на базе этих пленок, для улучшения и воспроизводимости рабочих параметров мемристоров; разработка и реализация ионно-лучевого метода испытаний стойкости мемристоров к облучению космическими протонами и реакторными нейтронами.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

1. Расчет оптимальных условий облучения поверхности пленок SiO2 ионами Xe+ для улучшения и воспроизводимости рабочих параметров мемристоров, создаваемых на основе SiO2.

2. Экспериментальное исследование влияния указанного облучения на вольт-амперные характеристики (ВАХ) и воспроизводимость параметров таких мемристоров при циклическом повторении операции переключения.

3. Исследование влияния облучения пленок SiO2 и ZrO2(Y) ионами Si+ на рабочие параметры мемристоров, созданных на базе этих пленок, и их воспроизводимость.

4. Моделирование методом молекулярной динамики формирования дефектных комплексов в филаментах при облучении пленок SiO2 и SiOx (x <2) ионами Si+ и Xe+, а также в отсутствие облучения.

5. Разработка и реализация способа ионно-лучевой имитации радиационной стойкости мемристоров, созданных на базе пленок SiO2 и ZrO2(Y), и изучение влияния различных доз ионного облучения на их параметры.

Научная новизна

1. Впервые установлено и интерпретировано с физической точки зрения явление, состоящее в том, что каскады смещения, формирующиеся на поверхности пленок диэлектрика, на основе которых изготовлен мемристор, приводят к улучшению его рабочих параметров и снижению их разбросов.

2. Впервые методом молекулярной динамики установлено, что легирование пленок SiO2 и SiOx (x < 2) кремнием путём ионного облучения с последующим отжигом при 1500 К приводит к формированию комплексов типа Si-Sin, O-Sin, Si-On, O-O n, причем это происходит за времена, меньшие 100 нс. В пленках SiOx (x < 2), не подвергнутых облучению, этот эффект также имеет место при наличии высокой концентрации кислородных вакансий, соответствующей стехиометрии.

3. Ионно-лучевой способ имитационного моделирования радиационной стойкости полупроводниковых приборов к облучению космическими протонами и реакторными нейтронами впервые обоснован и применен для мемристоров на основе пленок SiO2 и ZrO2(Y).

Теоретическая и практическая значимость

1. Полученные результаты расширяют фундаментальные знания о процессах ионно-лучевого формирования дефектных комплексов при ионном облучении оксидов кремния и их влиянии на параметры создаваемых на их основе мемристоров.

2. Результаты работы могут использоваться для улучшения параметров мемристоров на основе оксида кремния и стабилизированного иттрием диоксида циркония и их воспроизводимости.

3. Примененный и обоснованный в работе метод физического моделирования радиационной стойкости мемристивных структур позволяет существенно сократить сроки и трудоемкость работ по ее определению по сравнению с натурными испытаниями.

Методология и методы исследования

Методологической основой диссертационного исследования является совокупность как хорошо отработанных методов исследования характеристик мемристоров, так и апробированных программных комплексов для расчетов.

В качестве метода управления свойствами материалов и мемристоров на их основе использовалась ионная имплантация, а в качестве теоретического метода исследования происходящих при этом процессов использовалась молекулярная динамика. При проведении экспериментальной части работы проводились измерения вольт-амперных характеристик мемристивных структур до и после ионного облучения, используемого для модификации свойств мемристора и для имитации их радиационной стойкости, а также применялся метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии для исследования элементного состава пленок и характера химических связей входящих в состав пленок элементов. При проведении теоретических расчетов использовались программы SRIM (для расчетов ионизационных и упругих потерь при имитации радиационной стойкости) и LAMMPS (для молекулярно-динамического моделирования структурных изменений в филаменте).

Положения, выносимые на защиту

1. Образование пространственно разделенных каскадов смещения в приповерхностной области пленок оксида кремния при облучении тяжелыми ионами приводит к увеличению на порядок отношения сопротивлений в высокоомном и низкоомном состояниях мемристоров, созданных на базе этих пленок, и уменьшению до двух раз разброса напряжений формовки мемристоров, что обусловлено преимущественной локализацией мест зарождения филаментов на каскадах смещения.

2. Облучение пленок ZrO2(Y) ионами Si+ приводит к увеличению на порядок отношения сопротивлений в высокоомном и низкоомном состояниях мемристоров, созданных на базе этих пленок, и уменьшению до двух раз разброса значений этого отношения.

3. При облучении пленок оксида кремния ионами Si+ происходит формирование комплексов Si-Sin (n < 14), количество которых в процессе последующего отжига при температуре 1500 К проявляет тенденцию к стабилизации за время, меньшее 100 нс.

4. Облучение мемристоров на базе пленок SiO2 ионами H+, Si+, O+ средних энергий (150 кэВ) имитирует радиационную стойкость мемристоров по отношению к облучению космическими протонами (с энергией 10 МэВ) и реакторными нейтронами (с энергией 1 МэВ) с эквивалентным уровнем ионизирующего и дефектообразующего воздействия.

Степень достоверности

Достоверность исследований обеспечивается использованием современных теоретических методов компьютерного моделирования, современного аналитического и измерительного оборудования, анализом и статистической обработкой результатов измерений.

Результаты работы целесообразно использовать при разработке технологии создания мемристивных устройств памяти на основе диоксида кремния и других металл-оксидных структур.

Апробация

По теме диссертации опубликовано 42 печатных работы, правовую охрану получил 1 результат интеллектуальной деятельности. Из них 7 статей [А1 - А7] в рецензируемых периодических изданиях, индексируемых в Scopus и рекомендованных ВАК РФ, 3 главы в коллективных монографиях [А8 - А10], 2 учебно-методических пособия [А11 - А12], 1

свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ [А13], 30 тезисов докладов [А14 - А43].

Результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях:

ХХ и XXVI Международные Симпозиумы «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 2016 и 2022); 46-ая, 47-ая, 50-ая и 52-ая Международные Тулиновские конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, 2016, 2017, 2021, 2023); VI, VII, VIII Всероссийские конференции и школы молодых ученых и специалистов «Физические и физико-химические основы ионной имплантации» (Нижний Новгород, 2016, 2018, 2022); 23-я, 24-я, 25-я научные конференции по радиофизике (Нижний Новгород, 2019, 2020, 2021); IV и V Международные конференции «Математическое моделирование в материаловедении электронных компонентов» (Москва, 2022, 2023); XIII Международная конференция «Кремний-2020» (Республика Крым, г. Гурзуф, 2020); Российский форум «Микроэлектроника-2021» 7-я Научная конференция «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули», Школа молодых ученых (Республика Крым, г. Гурзуф, 2021); XXV Международная конференция «Взаимодействие ионов с поверхностью» (Ярославль, 2021); International Conference "New Trends in Nonequilibrium Stochastic Multistable Systems and Memristors (NES2019)" (Erice, Italy, 2019); IV International Conference on Modern Problems in Physics of Surfaces and Nanostructures (Yaroslavl, 2019); International Conference on Computer Simulation in Physics and beyond (Moscow, 2017); 23-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2016» (Москва, г. Зеленоград, 2016); XII International Conference "Ion implantation and other applications of ions and electrons" (Kazimierz Dolny, Poland, 2018); 20th International Conference on Ion Beam Modification of Materials (IBMM2016) (New Zealand, Wellington, 2016); The 16th International Conference on Nanostructured Materials (NANO 2022) (Sevilla, Spain 2022).

Три доклада на конференции были отмечены дипломами: за лучший доклад в секции «Искусственный интеллект и нейроподобные системы» на XIII Международной конференции «Кремний-2020» (Республика Крым, г. Гурзуф, 2020), за доклад на The 16th International Conference on Nanostructured Materials (NANO 2022) (Sevilla, Spain 2022), за научные результаты на IV Международной конференции "Математическое моделирование в материаловедении электронных компонентов" (ММMЭK-2022) (Москва, 2022).

Работа по теме диссертации выполнялась в рамках следующих научных проектов:

• в качестве руководителя проекта: «Ионно-лучевая модификация мемристивных наноструктур на основе оксидов кремния и циркония» (Грант РФФИ № 18-37-00456, 2018-2019 гг.).

• в качестве основного участника проекта:

1) «Исследование функциональных характеристик мемристоров на основе оксида кремния для применения в нейроподобных электронных устройствах в качестве элементов, имитирующих выполнение функций биологического синапса» (Грант РФФИ № 16-37-00360, 2016-2017 гг.);

2) «Комплексное исследование флуктуационных явлений в мультистабильных системах для создания новых поколений электронных устройств и нейроморфных технологий искусственного интеллекта на основе мемристивных материалов» (Грант Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых, Договор № 074-02-2018-330 (2), 2018-2022 гг.);

3) «Комплексное исследование влияния параметров внешних импульсных сигналов на характеристики синаптической пластичности мемристивных устройств» (Грант для выполнения научно-исследовательской работы в рамках Программы «Приоритет-2030» ННГУ, 2021-2023 гг.);

4) «Мемристивные оксидные наноматериалы для энергонезависимой резистивной памяти и нейроморфных устройств» (Федеральный проект «Развитие человеческого капитала в интересах регионов, отраслей и сектора исследований и разработок» национального проекта «Наука и университеты», Дополнительное соглашение к Соглашению о предоставлении субсидии из федерального бюджета на финансовое обеспечение выполнения государственного задания на оказание государственных услуг (выполнение работ) № 075-03-2022-113/8 от 08.11.2022 г., шифр FSWR-2022-0009 (НИЛ «Лаборатория мемристорной наноэлектроники»), 2022-2024 гг.);

5) «Нейроэлектроника - интеллектуальные нейроморфные и нейрогибридные системы на основе новой электронной компонентной базы (этап 2023-2025)» (Договор № 17706413348230000800/96-2023/213 от 15.08.2023 г. с ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» в рамках Научной программы Национального центра физики и математики (направление «Искусственный интеллект и большие данные в технических, промышленных, природных и социальных системах»), 2023-2025 гг.).

Личный вклад автора в получение результатов

Личный вклад автора в проведенные исследования заключается: в проведении расчета (по разработанной коллегами методике) ионизационных и упругих потерь и параметров облучения при имитации радиационной стойкости мемристоров к облучению космическими протонами и реакторными нейтронами [А1, А2]; в снятии ВАХ мемристивных устройств на основе диоксида циркония, подвергнутых облучению ионами кремния [А3]; в разработке методики расчета, а также алгоритмов и программ по нахождению условий облучения оксида кремния ионами ксенона с разделением каскадов смещения и проведению эксперимента, а также молекулярно-динамическое моделирование структурных изменений в области филамента в результате данного облучения [А4, А5, А6]; в разработке методики молекулярно-динамического расчета совместно с коллегами, моделировании процесса, создании программ и обработке данных при облучении оксида кремния ионами кремния [А7].

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из Введения, 4 глав, Заключения и Приложения. Объем диссертации составляет 154 страницы, включая 82 рисунка, 9 таблиц, список сокращений и условных обозначений, список публикаций автора по теме диссертации, список литературы, содержащий 141 наименование, Приложение на двух страницах.

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Явления SILC и TDDB в тонких плёнках аморфного SiO2 как предшественники создания мемристивных устройств

Исследования явлений обратимого изменения сопротивления при росте напряжённости электрического поля или смене его знака в тонких плёнках оксидов, которые в конечном счете привели к разработке мемристоров, начались в 60-х годах прошлого века в связи с тенденциями уменьшения толщины подзатворного диэлектрика в структурах «металл-оксид-полупроводник» (МОП). Тогда было обнаружено явление возникновения отрицательного дифференциального сопротивления (ОДС) для плёнок толщиной 50-1000 А. В работе [1] это явление было исследовано для ряда аморфных пленок (SiO, АЬОэ, Ta2Os, ZrO2, TiO2), полученных методом анодного окисления. Было установлено влияние таких факторов, как температура и наличие кислородной атмосферы, и сделан вывод, что данное явление не является пробоем в классическом смысле. В работе [ 2] явление ОДС было использовано для создания прототипа устройства памяти на основе пленки SiO. Показано, что данное устройство может использоваться в качестве энергонезависимой аналоговой памяти с неразрушающим считыванием. В работе [3] было систематически рассмотрено явление глубокого и резкого увеличения проводимости тонких оксидных пленок при достижении высоких значений напряжённости электрического поля.

Авторами [3] был сделан вывод о невозможности объяснения эффекта только на основе представления об оксидах как об однородной среде и зонной теории диэлектриков. В качестве альтернативы была предложена модель, в которой проводимость обеспечивалась особыми нитями в изоляторе («филаментами»), сопротивление которых меняется в зависимости от приложенного к изолятору напряжения, причем резкий рост сопротивления происходит за счёт локализованного на небольшом участке и инициированного джоулевым нагревом разрушения филаментов.

За время, прошедшее с появления работы [3], было проведено огромное количество исследований этого явления как экспериментального, так и теоретического характера, в том числе с целью обнаружения данного эффекта в плёнках разной природы (вплоть до органических) и создания адекватных теоретических моделей.

Интерес к выяснению природы протекания тока, сопровождающегося возникновением ОДС, возрос в связи с обнаружением явлений мягкого пробоя (soft breakdown - SB),

нестационарного пробоя диэлектриков (time-dependent dielectric breakdown - TDDB) и возникновением токов утечки (stress-induced leakage current - SILC) в полевых транзисторах с тонким диэлектрическим подзатворным слоем диоксида кремния. На протяжении почти 50 лет были проведены многочисленные экспериментальные исследования и создан ряд теоретических моделей для описания вышеуказанных явлений [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23].

В работах [20, 21] была сделана попытка дать единую трактовку эффекта ОДС и пробоя в плёнках различной природы с толщиной в интервале 1^100 нм. Было отмечено, что переход материала диэлектрика из изолирующего состояния в проводящее является результатом ряда последовательных процессов, приводящих в конечном счёте к окончательному разрушению материала пленки. Оказалось, что существует два типа пробоя: «электрический» и «диэлектрический». При электрическом пробое наблюдаются периодические случайные всплески тока, не приводящие к необратимым разрушениям материала. После такого пробоя происходит практически полное восстановление диэлектрических свойств плёнки, однако на ее поверхности остаётся характерный след от канала проводимости. С течением времени происходит «диэлектрический» пробой, сопровождающийся лавинообразным возрастанием тока (TDDB). Подробно это явление было изучено в работе [22]. На рисунке 1 показан процесс TDDB, а на рисунке 2 - следы выхода на поверхность плёнки каналов пробоя. В свою очередь появление токов утечки (SILC) связывалось с процессом накопления дефектов, приводящего к электрическому пробою.

о

в) р

О 10"60 100 200

Time (arb. units)

Рисунок 1. Характеристики тока от времени, полученные для находящегося под высоким напряжением оксида и демонстрирующие диэлектрический и электрический пробой [22].

bi(«i diw

wmral цхл»

IrorTwdluliriy prior to fcf(**<!cwn

Рисунок 2. Фото, демонстрирующие каналы пробоя, обнаруженные на поверхности пленок

оксида кремния толщиной 40 нм [22].

Эффект восстановления проводимости диэлектрика был изучен в работе [23]. Один из полученных в ней результатов показан на рисунке 3, где видны резкие скачки тока со временем, происходящие при неизменном напряжении перед наступлением пробоя.

21.0 L--1----1---1-1-1-1-1--1-1

0 200 400 600 800 1000

Time (s)

Рисунок 3. Изменения величины тока через конденсатор poly-Si(n+)/SiO2/Si(n) (толщина оксида tox = 13.5 нм), полученные при приложении постоянного напряжения (Vappl = -19 В). Каждый шаг тока соответствует локальному событию пробоя [23].

В этой работе были выделены три стадии изменения проводимости плёнок оксида кремния:

• на первой стадии электроны инжектируются в зону проводимости оксида, набирают энергию и используют часть ее для генерации дефектов;

• вторая стадия характеризуется скачкообразным ростом проводимости при достижении критической концентрации дефектов в некоторой локальной области;

• на третьей стадии происходит дальнейший рост проводимости, что сопровождается выделением джоулева тепла, и вследствие этого окончательное разрушение структуры диэлектрика в локальной области, приводящее к короткому замыканию контактов (стадия пробоя).

В той же работе [23] была экспериментально показана возможность управления восстановлением проводимости и гистерезисным характером зависимости тока от подаваемой на плёнку разности потенциалов путем ограничения тока на второй стадии. В качестве механизма явления авторами была высказана гипотеза об участии дефектов как ловушек носителей заряда.

Одной из первых работ, в которых была предложена модель образования филаментов, объясняющая возникновение токов утечки в МОП-транзисторах, была работа [7]. В ней, опираясь на результаты многих экспериментальных работ, были сформулированы и проанализированы модели возникновения токов утечки и мягкого электрического пробоя, в которых главная роль принадлежит собственным дефектам, образующимся при разрыве связей Si-O под действием «горячих» электронов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Окулич Евгения Викторовна, 2024 год

Список литературы

1. Hickmott, T.W. Low-Frequency Negative Resistance in Thin Anodic Oxide Films // J. Appl. Phys. - 1962 - №33(9). - P.2669-2682. https://doi.Org/10.1063/1.1702530.

2. Simmons, J. G. New thin-film resistive memory / J. G. Simmons, R. R Verderber // Radio and Electronic Engineer . - 1967. - №34(2). - P.81-89.

3. Дирнлей, Дж. Электрические явления в аморфных пленках окислов / Дж. Дирнлей, А. Стоунхэм, Д. Морган // УФН. - 1974. - Т.112, №1. - С.83-128. https://doi.org/10.3367/UFNr.0112.197401c.0083.

4. Sune, J. Reversible dielectric breakdown of thin gate oxides in MOS devices / J. Sune, M. Nafrja, X. Aymerich // Microelectron. Reliab. - 1993. - Vol. 33, No. 7. - Р.1031-1039. https://doi .org/10.1016/0026-2714(93)90299-E.

5. DiMaria, D. J. Mechanism for stress induced leakage currents in thin silicon dioxide films / D. J. DiMaria, E. Cartier // Appl. Phys. - 1995. - №78. - P.3883-3894. https://doi.org/10.1063/L359905.

6. Lombardo, S. Dielectric breakdown mechanisms in gate oxides / S. Lombardo, J. H. Stathis, B. P. Linder, K. L. Pey, F. Palumbo, C. H. Tung // J. Appl. Phys. - 2005. - №98. - P.121301. https://doi.org/10.1063/L2147714.

7. Dumin, D. J. Oxide wearout, breakdown, and reliability // International Journal of High Speed Electronics and Systems. - 2001. - №11(03). - P.617-718. doi:10.1142/s0129156401000988.

8. Palumbo, F. A Review on Dielectric Breakdown in Thin Dielectrics: Silicon Diox-ide, High- k , and Layered Dielectrics / F. Palumbo, C. Wen, S. Lombardo, S. Pazos, F. Aguirre, M. Eizenberg, F. Hui, M. Lanza // Advanced Functional Materials. - 2019. - P. 1900657. https://doi.org/10.1002/adfm.201900657.

9. Vandelli, L. A Physical Model of the Temperature Dependence of the Current Through SiO2/HfO2 Stacks / L. Vandelli, A. Padovani, L. Larcher, R. G. Southwick, W. B. Knowlton, G. Bersuker // IEEE Transactions on Electron Devices. - 2011. - №58(9). - P. 2878-2887. https://doi.org/10.1109/TED.2011.2158825.

10. Padovani A. A microscopic mechanism of dielectric breakdown in SiO2 films: An insight from multiscale modeling / A. Padovani, D. Z. Gao, A. L. Shluger, L. Larcher // Journal of Applied Physics. - 2017. - №121. -Р.155101. https://doi.org/10.1063/L4979915.

11. Гриценко, В. А. Горячие электроны в оксиде кремния // УФН. - 2017. - №187. - С.971-979. https://doi.org/10.3367/UFNr.2016.12.038008.

12. Larcher, L. Statistical simulation of leakage currents in MOS and flash memory devices with a new multiphonon trap-assisted tunneling model // IEEE Transactions on Electron Devices. - 2003. -№50(5). - P. 1246-1253. https://doi.org/10.1109/TED.2003.813236.

13. Александров, О.В. Влияние ловушек в диоксиде кремния на пробой МОП-структур // Физика и техника полупроводников. - 2017. - т.51, вып. 8. - С. 1105-1109. https://doi.org/10.21883/FTP.2017.08.44798.8457.

14. Klein, N. Mechanisms of electrical breakdown in thin insulators—An open subject // Thin Solid Films. - 1983. - №100(4). - P.335-340. https://doi.org/10.1016/0040-6090(83)90158-x.

15. DiMaria, D.J. Anode hole injection and trapping in silicon dioxide / D.J. DiMaria, E. Cartier, D.A. Buchanan. // J. Appl. Phys.-1996.- V.80.- P.304-317.

16. Samanta, P. Hole trapping due to anode hole injection in thin tunnel gate oxides in memory devices under Fowler-Nordheim stress // Applied Physics Letters. - 1999. - №75(19). - P.2966-2968. https://doi.org/10.1063/L125203.

17. Chen, I. C. Substrate hole current and oxide breakdown / I. C. Chen, S. Holland, K. K. Young, C. Chang, C. Hu // Applied Physics Letters. - 1986. - №49(11). - С.669-671. https://doi.org/10.1063/L97563.

18. McPherson, J. W. Molecular model for intrinsic time-dependent dielectric breakdown in SiO2 dielectrics and the reliability implications for hyper-thin gate oxide / J.W. McPherson, R.B. Khamankar // Semiconductor Science and Technology. - 2000. - №15(5). - P.462-470. https://doi.org/10.1088/0268-1242/15/5/305.

19. McPherson, J. W. Time dependent dielectric breakdown physics - Models revisited // Microelectronics Reliability. - 2012. - №52(9-10). - P.1753-1760. https://doi.org/10.1016/j.microrel.2012.06.007.

20. Klein, N. Switching and breakdown in films // Thin Solid Films. - 1971. -№ 7(3-4). - Р.149-177. https://doi .org/10.1016/0040-6090(71)90067-8.

21. Solomon, P. Breakdown in silicon oxide-A review // Journal of Vacuum Science & Technology. - 1977. - №14. - Р.1122-1130. https://doi.org/10.1116/L569344.

22. Jackson, J. C. Differentiation Between Electric Breakdowns and Dielectric Breakdown in Thin Silicon Oxides / J. C. Jackson, 1. Robinson, 0. Oralkan, D. J. Dumin, G. A. Brown // J. Electrochem. Soc. - 1998. - Vol. 145, No. 3. - 146-151. https://doi.org/10.1109/IPFA.1997.638180.

23. Sune, J. Reversible dielectric breakdown of thin gate oxides in MOS devices / J. Sune, M. Nafrja, X. Aymerich // Microelectron. Reliab. - 1993. - Vol. 33, No. 7. - P.1031-1039. https://doi .org/10.1016/0026-2714(93)90299-E.

24. Nafria, M. Degradation and Breakdown of Thin Silicon Dioxide Films Under Dynamic Electrical Stress / M. Nafria, J. Sune, D. Yelamos, X. Aymerich // IEEE Transactions on Electron Devices. -1996. - №43(12). - P.2215-2226. https://doi.org/10.1109/16.544394.

25. Waser, R. Nanoionics-based resistive switching memories / R. Waser, M. Aono // Nature Mater. - 2007. - №1(1). - P.26-36. https://doi.org/10.1038/nmat2023.

26. Waser, R. Redox-Based Resistive Switching Memories-Nanoionic Mechanisms, Prospects, and Challenges / Waser R., Dittmann R., Staikov G., Szot K. // Adv. Mater. - 2009. - №21. -P.2632-2663. https://doi.org/10.1002/adma.200900375.

27. Lee, J.S. Resistive switching phenomena: A review of statistical physics approaches / J.S. Lee, S. Lee, T. W. Noh // Applied Physics Reviews. - 2015. - Vol.2. - P.031303. https://doi.org/10.1063/L4929512.

28. Kim, W. Impact of oxygen exchange reaction at the ohmic interface in Ta2O5-based ReRAM devices / Kim W.; Menzel S.; Wouters D. J.; Guo Y.; Robertson J.; Rosgen B.; Waser R.; Rana V. // Nanoscale. - 2016. - №8. - P.17774-17781. https://doi.org/10.1039/C6NR03810G.

29. Funck, C. Comprehensive Model of Electron Conduction in Oxide-Based Memristive Devices / C. Funck, S. Menzel // ACS Applied Electronic Materials. - 2021. - №3(9). - P.3674-3692. https://doi.org/10.1021/acsaelm.1c00398.

30. Wedig, A. Nanoscale cation motion in TaOx, HfOx and TiOx memristive systems / Wedig A., Luebben M., Cho D.Y., Moors M, Skaja K, Rana V, Hasegawa T, Adepalli KK, Yildiz B, Waser R, Valov I.. // Nature Nanotech. 2016. - №11. - P.67-74. https://doi.org/10.1038/nnano.2015.221.

31. Fowler Burt W. Electroforming and resistive switching in silicon dioxide resistive memory devices / Burt W. Fowler, Yao-Feng Chang, Fei Zhou, Yanzhen Wang, Pai-Yu Chen, Fei Xue, Yen-Ting Chen, Brad Bringhurst, Scott Pozder, Jack C. Lee // RSC Advances. - 2015. - №5. - P.21215-21236. https://doi.org/10.1039/C4RA16078A.

32. Mikhaylov, A.N. Bipolar resistive switching and charge transport in silicon oxide memristor / A.N. Mikhaylov, A.I. Belov, D.V. Guseinov, D.S. Korolev, I.N. Antonov, D.V. Efimovykh, S.V. Tikhov, A.P. Kasatkin, O.N. Gorshkov, D.I. Tetelbaum, A.I. Bobrov, N.V. Malekhonova, D A. Pavlov, E.G. Gryaznov, A.P. Yatmanov // Mat. Sci. Eng. B. - 2015. - V.194. - P.48-54. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2014.12.029.

33. DiMaria D. J. Charge transport and trapping phenomena in off-stoichiometric silicon dioxide films / D. J. DiMaria, D. W. Dong, C. Falcony, T. N. Theis, J. R. Kirtley, J. C. Tsang,D. R. Young, F. L. Pesavento, S. D. Brorson // J. Appl. Phys. - 1983. - №54(10). - P. 5801-5827. https://doi.org/10.1063A.331806.

34. Takagi, H. Quantum size effects on photoluminescence in ultrafine Si particles / H. Takagi, H. Ogawa, Y. Yamazaki, A. Ishizaki, T. Nakagiri. / Appl. Phys. Lett. - 1990. - №56(24). - P.2379-2380. https://doi.org/10.1063/L102921.

35. Tiwari, S. Volatile and non-volatile memories in silicon with nano-crystal storage / S. Tiwari, F. Rana, K. Chan, H. Hanafi, Wei Chan, D. Buchanan // Proceedings of International Electron Devices Meeting. - 1995. - P.521-524. https://doi.org/10.1109/IEDM.1995.499252.

36. Blauwe, J. De Nanocrystal nonvolatile memory devices // IEEE Transactions on Nanotechnology.

- 2002. - №1(1). - P.72-77. https://doi.org/10.1109/TNAN0.2002.1005428.

37. Lu, T. Z. Si nanocrystal based memories: Effect of the nanocrystal density / T. Z. Lu; M. Alexe; R. Scholz; V. Talalaev; R. J. Zhang; M. Zacharias // J. Appl. Phys. - 2006. - №100. - P. 014310. https://doi.org/10.1063/L2214300.

38. Tsuchiya, Y. Nanoelectromechanical nonvolatile memory device incorporating nanocrystalline Si dots / Y. Tsuchiya, K. Takai, N. Momo; T. Nagami, H. Mizuta, S. Oda, S. Yamaguchi, T. Shimada // J. Appl. Phys. - 2006. - №100 - P.094306. https://doi.org/10.1063/L2360143.

39. Wang, Y. Q. The effect of implantation dose on the microstructure of silicon nanocrystals in Si02 / Y. Q. Wang, R. Smirani, G.G. Ross // Nanotechnology. - 2004. - №15. - P.1554-1560. https://doi.org/10.1088/0957-4484/15/11/032.

40. Sato, K. Nucleation and growth of nanocrystalline silicon studied by TEM, XPS and ESR / K. Sato, T. Izumi, M. Iwase, Y. Show, H. Morisaki, T. Yaguchi, T. Kamino //Applied Surface Science.

- 2003. - №216(1-4). - P.376-381. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(03)00445-8.

41. Huy, P.T. Structural and optical properties of Si-nanoclusters embedded in silicon dioxide / P.T.Huy, V.V. Thu, N.D.Chien, C.A.J.Ammerlaan, J.Weber //Physica B: Condensed Matter. - 2006.

- №376-377. - P.868-871. https://doi.org/10.10167j.physb.2005.12.217.

42. Korchagina, T.T. Crystallization of amorphous Si nanoclusters in SiO x films using femtosecond laser pulse annealings / T.T. Korchagina, A.K. Gutakovsky, L.I.. Fedina, M.A. Neklyudova, V.A.Volodin // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2012. - №12(11). - P.8694-8699. https://doi.org/10.1166/jnn.2012.6805.

43. Ding, L. Influence of nanocrystal size on optical properties of Si nanocrystals embedded in Si02 synthesized by Si ion implantation / L. Ding, T. P. Chen, Y. Liu, M. Yang, J. I. Wong, Y. C.Liu, A.

D. Trigg, F. R. Zhu, M. C. Tan, S. Fung // J. Appl. Phys. - 2007. - №101. - P.103525. https://doi.org/10.1063/L2730560.

44. Wang, Y. Q. The effect of implantation dose on the microstructure of silicon nanocrystals in Si02 / Y. Q. Wang, R. Smirani, G.G. Ross // Nanotechnology. - 2004. - №15. - P.1554-1560. https://doi.org/10.1088/0957-4484/15/11/032.

45. Hao X. J. Effects of Si-rich oxide layer stoichiometry on the structural and optical properties of Si QD/Si02 multilayer films / X. J. Hao, A. P. Podhorodecki, Y S Shen, G Zatryb, J Misiewicz, M A Green // Nanotechnology. - 2009. - №20. - P.485703. https://doi.org/10.1088/0957-4484/20/48/485703.

46. Mikhant'ev, E.A Modeling the formation of silicon nanoclusters during annealing SiO x layers /

E.A. Mikhant'ev, I.G. Neizvestnyi, S.V. Usenkov, N.L. Shvarts // Optoelectron.Instrument.Proc. -2011. - №47. - P.490-497. https://doi.org/10.3103/S8756699011050311.

47. Sarikov, A. Thermodynamic Theory of Phase Separation in Nonstoichiometric Si Oxide Films Induced by High-Temperature Anneals // Nanomanufacturing. - 2023. - №3. - P.293-314. https://doi .org/ 10.3390/nanomanufacturing3030019.

48. Nikitin, T Optical and Structural Properties of Si Nanocrystals in SiO2 Films. / Nikitin T.; Khriachtchev L. // Nanomaterials. - 2015. - №5. - P.614-655. https://doi.org/10.3390/nano5020614.

49. Kizjak, A. Electron Transport through Thin Films Containing Si Nanoclusters / Kizjak A., Evtukh A., Steblova O., Pedchenko Y. // Journal of Nano Research. - 2016. - №39. - P. 169-177. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/jnanor.39.169.

50. Balberg, I. Memristor switching and integration in ensembles of silicon nanocrystallites //AIP Advances. 2020. - №10. - P.045205. https://doi.org/10.1063Z5.0001546.

51. Liu, Y. A study on Si nanocrystal formation in Si-implanted SiO2 films by x-ray photoelectron spectroscopy / Y, Liu, T. P. Chen, Y. Q. Fu, M. S. Tse, J. H. Hsieh, P. F. Ho, Y. C. Liu // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2003. - №36. - P.L97. https://doi.org/10.1088/0022-3727/36/19/L02.

52. Wang, J. The microstructure of SiO thin films: from nanoclusters to nanocrystals / Wang J., Wang X. F., Li Q., Hryciw A., Meldrum A. // Philosophical Magazine. - 2007. - №87(1). - P.11-27. https://doi.org/10.1080/14786430600863047.

53. Perego, M. Time of flight secondary ion mass spectrometry study of silicon nanoclusters embedded in thin silicon oxide layers / M. Perego, S. Ferrari, S. Spiga, E. Bonera, M. Fanciulli, V. Soncini // Appl. Phys. Lett. - 2003. - №82. - P.121-123. https://doi.org/10.1063/L1534937.

54. Yao, J. Resistive Switches and Memories from Silicon Oxide / J. Yao, Z. Sun, L. Zhong, D. Natelson, J. M. Tour // Nano Lett. - 2010. - №10. - P.4105-4110. https://doi.org/10.1021/nl102255r.

55. Yao, J. In situ imaging of the conducting filament in a silicon oxide resistive switch / Yao, J., Zhong, L., Natelson, D., J.M. Tour. // Sci. Rep. - 2012. - №2. - P.242. https://doi.org/10.1038/srep00242.

56. He, C. Tunable Electroluminescence in Planar Graphene/SiO2 Memristors / C. He, J. Li, X. Wu, P. Chen, J. Zhao, K. Yin, M. Cheng, W. Yang, G. Xie, et.al. // Adv. Materials. - 2013. - №25(39). -P.5593-5598. https://doi.org/10.1002/adma.201302447.

57. Xia, G. Direct observation of resistive switching memories behavior from nc-Si embedded in SiO2 at room temperature / G.Xia, Z. Ma, X. Jiang, H.Yang, J.Xu, L.Xu, W. Li, K. Chen, D. Feng // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2012. - №358(17). - P.2348-2352. https://doi.org/10.1016/jjnoncrysol.2012.01.065.

58. Chang, Y.-F. Understanding the resistive switching characteristics and mechanism in active SiOx-based resistive switching memory / Y.-F. Chang, P.-Y. Chen, B. Fowler, Y.-T. Chen, F. Xue, Y. Wang, F. Zhou, J. C. Lee // Journal of Applied Physics. - 2012. - №112. - P.123702. https://doi.org/10.1063/L4769218.

59. Chang, Y.-F. Intrinsic SiOx-based unipolar resistive switching memory. I. Oxide stoichiometry effects on reversible switching and program window optimization / Y.-F. Chang, B. Fowler, Y.-C. Chen, Y.-T. Chen, Y. Wang, F. Xue, F. Zhou, J. C. Lee // Journal of Applied Physics. - 2014. - №116. - P. 043708. https://doi.org/10.1063/L4891242.

60. Chang, Y.-F. Intrinsic SiOx-based unipolar resistive switching memory. II. Thermal effects on charge transport and characterization of multilevel programing / Y.-F. Chang, B. Fowler, Y.-C. Chen, Y.-T. Chen, Y. Wang, F. Xue, F. Zhou, J. C. Lee // Journal of Applied Physics. - 2014. - №116. - P. 043709. https://doi.org/10.1063/L4891244.

61. Mehonic, A. Intrinsic Resistive Switching in Bulk SiOx Films / Mehonic A., Cueff S., Wojdak M., HudziakS., Jambois, O., Labbe C., Garrido B., Rizk R., Kenyon, A. J. // MRS Proceedings. -2012. -№1430. - P.147-152. https://doi.org/10.1557/opl.2012. 1024.

62. Mehonic, A. Resistive switching in silicon suboxide films / A. Mehonic, S. Cueff, M. Wojdak, S. Hudziak, O. Jambois, C. Labbe, B. Garrido, R. Rizk, A.J. Kenyon // J. Appl. Phys. - 2012. - №111(7). P.074507. https://doi.org/10.1063/L3701581.

63. Mehonic, A. Resistive Switching in Silicon-rich Silicon Oxide: PhD dissertation / Adnan Mehonic. - London, 2013. - 160 p.

64. Sadi, T. Advanced Physical Modeling of SiOx Resistive Random Access Memories / T. Sadi, L. Wang, D. Gao, A. Mehonic, L. Montesi, M. Buckwell, A. Kenyon, A. Shluger, A. Asenov // International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD). - 2016.

- P.149-152. https://doi.org/10.1109/SISPAD.2016.7605169.

65. Sadi, T. Investigation of resistance switching in SiOx RRAM cells using a 3D multi-scale kinetic Monte Carlo simulator / Sadi T, Mehonic A, Montesi L, Buckwell M, Kenyon A, Asenov A. // J. Phys.: Condens. Matter. - 2018. - №30.- P.084005. https://doi.org/10.1088/1361-648X/aaa7c1.

66. McPherson, J. Thermochemical description of dielectric breakdown in high dielectric constant materials / J. McPherson, J-Y. Kim, A. Shanware, H. Mogul //Appl. Phys. Lett. - 2003. - №82. -P.2121-2123. https://doi.org/10.1063/L1565180.

67. Cottom, J. Modeling of Diffusion and Incorporation of Interstitial Oxygen Ions at the TiN/SiO2 Interface / J. Cottom, A. Bochkarev, E. Olsson, K. Patel, M. Munde, J. Spitaler, M. Popov, M. Bosman, A. Shluger // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2019. - №11(39). -P.36232-36243. https://pubs.acs.org/doi/ 10.1021/acsami .9b10705.

68. Patel, K. The nature of column boundaries in micro-structured silicon oxide nanolayers / K. Patel, J. Cottom, A. Mehonic, W. H. Ng, A. J. Kenyon, M. Bosman, A. L. Shluger // APL Mater. -№9(12).

- P.121107. https://doi.org/10.1063Z5.0073349.

69. Абгарян, К. К. Глава 1, Моделирование образования/разрушения проводящих филаментов в мемристивных элементах; Многомасштабное моделирование нейроморфных систем монография / К. К. Абгарян, Д. Л. Ревизников, А. А. Журавлев [и др.]; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" Российской академии наук. — Москва: МАКС Пресс, 2022. — 125 с. ил.; 25. — ISBN 978-5-317-06886-8.

70. Gritsenko, V.A. Memory Properties of SiOx- and SiNx-Based, Memristors / V.A.Gritsenko, A.A. Gismatulin, O.M Orlov // Nanotechnol Russia. - 2021. - №16. - Р.722-731. https://doi.org/10.1134/S2635167621060070.

71. Gismatulin, A. A. Electronic structure and charge transport mechanism in a forming-free SiO x -based memristor / Gismatulin A. A., Voronkovskii V.A., Kamaev G.N. et al. // Nanotechnology. -2020. - №31. - P.505704. https://doi.org/10.1088/1361-6528/abb505.

72. Захаров, П.С. Эффект обратимого переключения электрической проводимости в тонких плёнках нестехиометрического оксида кремния. [Текст]: дис.канд.ф-м.наук: 05.27.01: защищена 2016г. - Москва. - 160с.

73. Fitting H.-J. Silicon nanocluster aggregation in SiO2:Si layers / H.-J. Fitting, L. F. Kourkoutis, R. Salh, M. V. Zamoryanskaya, B. Schmidt // Phys. Status Solidi A. - 2010. - №207(1). - P.117-123. doi:10.1002/pssa.200925201.

74. Marjanovic, N. Effects of heavy ion bombardment on TiO2 memristor operation / Marjanovic, N., Vujisic M., Stankovic K., Osmokrovic P. // Radiation Effects and Defects in Solids. - 2011. -№166(1). - P.1-7. https://doi.org/10.1080/10420150.2010.533673.

75. Liu, Q. Improvement of Resistive Switching Properties in ZrO2-Based ReRAM With Implanted Ti Ions / Q. Liu, S. Long, W. Wang, Q. Zuo, S. Zhang, J. Chen, M. Liu // IEEE Electron Device Letters. - 2009. - №30(12). - P.1335-1337. https://doi.org/10.1109/LED.2009.2032566.

76. Xie, H. Resistive switching properties of HfO2-based ReRAM with implanted Si/Al ions / H. Xie, M. Wang, P. Kurunczi, Y. Erokhin, Q. Liu, H. Lv, Y. Li, S. Long, S. Liu, M. Liu // AIP Conf. Proc.

- 2012. - №1496. - P.26-29. https://doi.org/10.1063/L4766481.

77. Gonzalez-Velo, Y. Review of radiation effects on ReRAM devices and technology / Y. GonzalezVelo, H. J Barnaby, M. N Kozicki // Semicond. Sci. Technol. - 2017. - №32. - P.083002. https://doi.org/10.1088/1361-6641/aa6124.

78. Marinella, M. J. Radiation Effects in Advanced and Emerging Nonvolatile Memories // IEEE Transactions on Nuclear Science. - 2021. - №68(5). - P.546-572. https://doi.org/10.1109/TNS.2021.3074139.

79. Xiang, X. Applications of Ion Beam Irradiation in multifunctional oxide thin films: A Review / X. Xiang, Z. He, J. Rao, Z. Fan, X. Wang, Y. Chen // ACS Appl. Electron. Mater. - 2021. - №3(3).

- P.1031-1042. https://doi.org/10.1021/acsaelm.0c01071.

80. Harisa D. Ion Beam-Mediated Defect Engineering in TiOx Thin Films for Controlled Resistive Switching Property and Application / D. Hasina, M. Kumar, R. Singh, S. A. Mollick, A. Mitra // ACS Appl. Electron. Mater. - 2021. - №3(9). - P.3804-3814. https://doi.org/10.1021/acsaelm.1c00417.

81. Pacheco, J.L. Electroforming-free TaOx memristors using focused ion beam irradiations / Pacheco J.L., Perry D.L., Hughart D.R. // Appl. Phys. A. - 2018. - №124. - P.626. https://doi .org/10.1007/s00339-018-2041 -3.

82. Yen, T.-J. Improved Device Distribution in High-Performance SiNx Resistive Random Access Memory via Arsenic Ion Implantation / Yen T.-J., Chin A., Gritsenko V. // Nanomaterials. - 2021. -№11. - P.1401. https://doi.org/10.3390/nano11061401.

83. Li, W. Design of high-performance memristor cell using W-implanted SiO2films / W. Li, X. Liu, Y. Wang, Z. Dai, W. Wu, L. Cheng, Y. Zhang, Q. Liu, X. Xiao, C. Jiang //Appl. Phys. Lett. - 2016. - №108. - P.153501. https://doi.org/10.1063/L4945982.

84. Zhao, L. Engineering Silicon Oxide by Argon Ion Implantation for High Performance Resistance Switching / L. Zhao, W. H. Ng, A. P. Knights, D. V. Stevanovic, D. J. Mannion, A. Mehonic, A. J. Kenyon // Front. Mater. - 2022. - №9. https://doi.org/10.3389/fmats.2022.813407.

85. Zhang, R. A light-influenced memristor based on Si nanocrystals by ion implantation technique / Zhang R., Yuan Y., Zhang J. et al. // J. Mater. Sci. - 2021. - №56. - P.2323-2331. https://doi.org/10.1007/s10853-020-05402-y

86. Михайлов, А.Н. На пути к реализации высокопроизводительных вычислений в памяти на основе мемристорной электронной компонентной базы / Михайлов А.Н., Грязнов Е.Г., Лукоянов В.И., М.Н, Коряжкина и др. // ФИЗМАТ. - 2023. - №1(1). - с. 42-64. https://doi.org/10.56304/S2949609823010021.

87. Marinella, M. J. Initial Assessment of the Effects of Radiation on the Electrical Characteristics of TaOx Memristive Memories / M. J. Marinella, S. M.Dalton, P. R. Mickel, P. E. D. Dodd, M. R. Shaneyfelt, E. Bielejec // IEEE Transactions on Nuclear Science - 2012. - №59(6). - P.2987-2994. https://doi.org/10.1109/TNS.2012.2224377.

88. Hughart, D. R. Radiation-induced resistance changes in TaOx and TiO2 memristors / D. R. Hughart, A. J. Lohn, P. R. Mickel, P. E. Dodd, M. R. Shaneyfelt, A. I. Silva et.al.// IEEE Aerospace Conference. - 2014. - P. 1-11. https://doi.org/10.1109/AER0.2014.6836465.

89. Bi, J. S. The Impact of X-Ray and Proton Irradiation on Based Bipolar Resistive Memories / Bi J. S., Han Z. S., Zhang E. X., McCurdy M. W., Reed R. A., Schrimpf R. D. et.al. // IEEE Transactions on Nuclear Science. - 2013. - №60(6). - P.4540-4546. https://doi.org/10.1109/TNS.2013.2289369.

90. Schie, M. Ion migration in crystalline and amorphous HfOx // M. Schie, M.P. Müller, M. Salinga, R. Waser // J. Chem. Phys. - 2017. - №146. - P.094508. https://doi.org/10.1063/L4977453.

91. Li, Y. Investigation on the Conductive Filament Growth Dynamics in Resistive Switching Memory via a Universal Monte Carlo Simulator / Li Y., Zhang M., Long S. // Sci. Rep. - 2017. - №7.

- P. 11204. https://doi.org/10.1038/s41598-017-11165-5.

92. Aldana, S. Resistive switching in HfO2 based valence change memories, a comprehensive 3D kinetic Monte Carlo approach / S. Aldana, P. García-Fernández, R. Romero-Zaliz, M. B. González, F. Jiménez-Molinos, F. Gómez-Campos, F. Campabadal, J. B Roldán // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2020. - № 53(22). - P.225106. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ab7bb6.

93. Chen, Y.-L. The mechanism underlying silicon oxide based resistive random-access memory (ReRAM) / Y.-L.Chen, M.-S. Ho, W.-J. Lee, P.-F. Chung, B. Balraj, C. Sivakumar // Nanotechnology.

- 2019. - №31. - P.145709. doi:10.1088/1361-6528/ab62ca.

94. Rajabiyoun, N. A new approach to modeling TiO2-x-based memristors using molecular dynamics simulation / N. Rajabiyoun, T. Karacali // Appl. Phys. A. - 2019. - №12. -Р.296. https://doi.org/10.1007/s00339-019-2602-0.

95. Urquiza, M. L. Atomistic Insights on the Full Operation Cycle of a HfO2-Based Resistive Random Access Memory Cell from Molecular Dynamics / M. L. Urquiza, M. M. Islam, A. C. T. van Duin, X. Cartoixá, A. Strachan // ACS Nano. - 2021. - №15(8). - P.12945-12954. doi:10.1021/acsnano.1c01466.

96. Munde, M. S. Intrinsic Resistance Switching in Amorphous Silicon Suboxides: The Role of Columnar Microstructure / M. S. Munde, A. Mehonic, W. H. Ng, M. Buckwell, L. Montesi, M. Bosman, A. L. Shluger, A. J. Kenyon // Scientific Reports. - 2017. - v.7. - p.9274.

97. Nastasi, M. Ion Implantation and Synthesis of Materials. / M. Nastasi, J. W. Mayer- BerlinHeidelberg - N.Y.: Springer. - 2006. - 273p.

98. Bersuker, G. Metal oxide resistive memory switching mechanism based on conductive filament properties. Journal of Applied Physics / G. Bersuker, D. C. Gilmer, D. Veksler, P. Kirsch, L. Vandelli, A. Padovani, L. Larcher, K. McKenna, A. Shluger, V. Iglesias, M. Porti, M. Nafría // Journal of Applied Physics (2011). Metal oxide resistive memory switching mechanism based on conductive filament properties. - 2011. - №110. - P.124518. doi:10.1063/1.3671565.

99. Mehonic, A. Silicon Oxide (SiO x ): A Promising Material for Resistance Switching? / A. Mehonic, A. L. Shluger, D. Gao, I. Valov, E. Miranda, D. Ielmini, A. Bricalli, E. Ambrosi, C. Li, J. J. Yang, Q. Xia, A. J. Kenyon // Adv. Mater. - 2018. - №30(43). - P.1801187. https://doi.org/10.1002/adma.201801187.

100. Белов, А.И. Резистивное переключение в мемристивных структурах Au/SiO x /TiN/Ti /

А.И. Белов, А.Н. Михайлов, Д.С. Королев, В.А. Сергеев, И.Н. Антонов, О.Н. Горшков, Д.И. Тетельбаум//Письма в ЖТФ. - 2016. - том 42, вып. 10. - С.17-24.

101. SRIM - The stopping and range of ions in matter (2010) / J.F. Ziegler, M.D. Ziegler, J.P. Biersack // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B Beam Interact. with Mater. Atoms. - 2010. -№268(11-12). - P. 1818-1823. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091.

102. Гуськова, О.П. Расчеты электронной структуры диоксида кремния, модифицированного фтором / Гуськова О.П., Воротынцев В.М., Фаддеев М.А., Абросимова Н.Д. // Вестник Нижегородского университета. - 2013. - В. 1. Ч. 1. - С. 43-47.

103. Витовский Н.А. / Радиационная физика кристаллов и p-n-переходов // Под ред. Н.Н. Сирота и др. Минск: Наука и техника, 1972. С. 151-157.

104. Wang, Y. Resistive switching mechanism in silicon highly rich SiOx (x < 0.75) films based on silicon dangling bonds percolation model // Wang Y., Qian X., Chen K., Fang Z., Li W., Xu J. // Appl. Phys. Lett. - 2013. - V. 102. - P. 042103. https://doi.org/10.1063/L4776695.

105. Lee, D. Proton Irradiation Effects on Resistive Random Access Memory With ZrOx /HfOx Stacks / Lee D., Lee J., Jung S., Kim S., Park J., Biju K.P., Choe M., Lee T., Hwang H. // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 2011. - №58. - P. 3317-3320. https://doi.org/10.1109/TNS.2011.2165731.

106. Butcher, B. Proton-based total-dose irradiation effects on Cu/HfO2:Cu/Pt ReRAM devices / Butcher B., He X., Huang M., Wang Y., Liu Q., Lv H., Liu M., Wang W. // Nanotechnology. - 2010. - № 21. - P. 475206. https://doi.org/10.1088/0957-4484/21/47/475206.

107. Bi, J.S. The Impact of X-Ray and Proton Irradiation on HfO2/Hf -Based Bipolar Resistive Memories / Bi J.S., Han Z.S., Zhang E.X., McCurdy M.W. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. - 2013. -V. 60. - P. 4540-4546. https://doi.org/10.1109/TNS.2013.2289369.

108. Mikhaylov, A.N. Bipolar resistive switching and charge transport in silicon oxide memristor/ A.N. Mikhaylov, A.I. Belov, D.V. Guseinov, D.S. Korolev, I.N. Antonov, D.V. Efimovykh, S.V. Tikhov, A.P. Kasatkin, O.N. Gorshkov, D.I. Tetelbaum, E.G. Gryaznov, A.P. Yatmanov // Materials Science and Engineering B. - 2015. - №194. - P.48-54.

109. Качурин, Г.А. О формировании нанокристаллов кремния при отжиге слоев SiO2, имплантированных ионами Si+ / Качурин Г.А., Яновская С.Г., Володин В.А., Кеслер В.Г., Лейер А.Ф., Ruault M.-O. // ФТП. - 2002. - Т.36. №6. - С.685-689.

110. Тетельбаум, Д.И. О влиянии процесса коалесценции и характера исходного оксида на фотолюминесценцию ионно-синтезированных нанокристаллов Si в SiO2 / Д.И. Тетельбаум,

О.Н. Горшков, А.П. Касаткин, А.Н. Михайлов, А.И. Белов, Д.М. Гапонова, С.В. Морозов / Физика твердого тела. - 2005. - том 47, вып. 1. - С.17-21.

111. Fitting, H.-J. Silicon nanocluster aggregation in SiO2:Si layers / H.-J. Fitting, L. F. Kourkoutis, R. Salh, M. V. Zamoryanskaya, B. Schmidt // Phys. Status Solidi A. - 2010. - №207(1). - P.117-123. https://doi.org/10.1002/pssa.200925201.

112. Нефёдов В.И. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений. Справочник. М.: Химия, 1984. 256 с.

113. Wagner C.D. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy / C.D. Wagner, W.M. Rigus, L.E. Davis // Physical electronics Div., Perkin-Elmer Corp., Eden Prairie, 1979.

114. https://srdata.nist.gov/xps/EnergyTypeValSrch.aspx.

115. Manolov, E. Investigation of resistive switching in SiO2 layers with Si nanocrystals / E. Manolov, J. Paz-Delgadillo, V. Dzhurkov, N. Nedev, D. Nesheva, M. Curiel-Alvarez, B. Valdez-S alas // J. Phys.: Conf. Ser. - 2019. - №1186. - P.012023. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1186/1/012022.

116. Гисматуллин, А.А. Электрофизические свойства наноструктур Si/SiO2, полученных методом прямого сращивания / A.A. Гисматулин, Г.Н. Камаев // Письма в ЖТФ. - 2016. - Т. 42. В. 11. - С. 73-81.

117. Боряков, А.В. Диагностика химического и фазового состава тонкопленочных структур с нанокристаллами кремния в матрице ZrO2 методами электронной спектроскопии / А.В. Боряков, Д.Е. Николичев, С.И. Суродин, И.А. Чугров, М.А. Семерухин // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. - 2013. - № 2 (2). - с. 52-57.

118. Chen, Y.Y. Tailoring switching and endurance/retention reliability characteristics of HfO2/Hf RRAM with Ti, Al, Si dopants / Y.Y. Chen, R. Roelofs, A. Redolfi et al. // Symposium on VLSI Technology (VLSI-Technology): Digest of Technical Papers. - 2014. - P. 1-2. https://doi.org/10.1109/vlsit.2014.6894403.

119. Mikhaylov, A.N. Field- and irradiation-induced phenomena in memristive nanomaterials / A.N. Mikhaylov, E.G. Gryaznov, A.I. Belov, D.S. Korolev et al. // Physica Status Solidi C. - 2016. - V. 13 (№ 10-12). - P. 870-881. https://doi.org/10.1002/pssc.201600083.

120. Коряжкина, М.Н. Резистивное переключение в мемристорах на основе стабилизированного диоксида циркония [Текст]: дис. канд. физ.-мат. наук: 05.27.01: защищена 26.12.2018: утв. 07.05.2019 / Коряжкина Мария Николаевна. - Нижегор. гос. ун-т им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, 2018. - 122 с.

121. Pahinkar, D. G. Experimental and computational analysis of thermal environment in the operation of HfO2 memristors / G. Pahinkar D., Basnet Pr., P. West M. et.al. // AIP Advances. - 2020. - №10.

- P. 035127. https://doi.org/10.1063/L5141347.

122. Ma, Y. Formation of the Conducting Filament in TaOx Resistive Switching Devices by Thermal-Gradient-Induced Cation Accumulation / Ya. Ma, D. Li, A.A. Herzing et. al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. - 2018. - №10(27). - P. 23187. https://doi.org/10.1021/acsami.8b03726.

123. D Carta, P Guttmann et.al. / X-ray spectromicroscopy investigation of soft and hard breakdown in RRAM devices // Nanotechnology 27 (2016) 345705 (11pp) doi:10.1088/0957-4484/27/34/345705

124. Михантьев, Е.А. Влияние монооксида кремния на процесс формирования кремниевых нанокластеров (моделирование методом Монте-Карло) / Михантьев Е.А., Неизвестный И.Г., Усенков С.В. и др. // Физика и техника полупроводников. - 2014. - №48. вып. 7. - С. 917-925.

125. https://tcbg.illinois.edu/Research/vmd/,

126. https://www.lammps.org/.

127. Александров, О.В. Модель термического окисления кремния на фронте объемной реакции / Александров О.В., Дусь А.И. // ФТП. - 2008. - №42(11). - С. 1400-1406.

128. Munetoh, S. Interatomic potential for Si-O systems using Tersoff parameterization / Munetoh S., Motooka T., Moriguchi K., Shintani A. // Comput. Mater. Sci. - 2007. - №39. - P.334-339. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2006.06.010.

129. Cruz-Chu, E.R. Water-Silica Force Field for Simulating Nanodevices / E. R. Cruz-Chu, A. Aksimentiev, K. Schulten // J. Phys. Chem. B. - 2006. - №110. - P.21497-21508. https://doi.org/10.1021/jp063896o.

130. Nagasima N. Structure analysis of silicon dioxide films formed by oxidation of silane // Journal of Applied Physics. - 1972. - №43. - P.3378-3386. https://doi.org/10.1063/L1661723.

131. Krasnikov G.Ya. Cellular Automaton Model of Phase Separation during Annealing of Nonstoichiometric Silicon Oxide Layers / Krasnikov G.Ya., Zaitsev N.A., Matyushkin I.V., Korobov S.V. // Russian Microelectronics. - 2015. - №44(3). - P. 520-530. https://doi.org/10.1134/S1063739715080168.

132. Неизвестный, И. Г. Формирование нанокристаллов кремния в гетероструктурах Si-SiO2-0±-Si-SiO2 при высокотемпературных отжигах: эксперимент и моделирование / Неизвестный И. Г., Володин В. А., Камаев Г. Н., Черкова С.Г., Усенков СВ., Шварц Н.Л. // АВТОМЕТРИЯ.

- 2016. - №52(5). - С.84-96. https://doi.org/10.15372/AUT20160510.

133. Montesi, L. Nanosecond Analog Programming of Substoichiometric Silicon Oxide Resistive RAM / Montesi L., Buckwell M., Zarudnyi K., Garnett L., Hudziak S., Mehonic A., Kenyon A.J. // IEEE Trans. Nanotechnol. - 2016. - №15(3). - P. 428-434. https://doi.org/10.1109/tnano.2016.2539925.

134. Tetelbaum, D.I. Ion-beam simulation of radiation damage produced by fast neutrons in heterophase structures / D.I. Tetelbaum, D.V. Guseinov, V.K. Vasiliev, A.N. Mikhaylov, A.I. Belov, D.S. Korolev, S.V. Obolensky, A.N. Kachemtsev // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. - 2014. - V. 326. - P. 41-44.

135. Патент РФ № 2638107, МПК H01L21/66. Способ имитационного тестирования стойкости приборной структуры к облучению быстрыми нейтронами (варианты) / Д.И. Тетельбаум, Д.В. Гусейнов, В.К. Васильев, А.Н. Михайлов, А.И. Белов, Д.С. Королев, С.В. Оболенский, А.Н. Качемцев, Ю.А. Данилов, О.В. Вихрова, А.Н. Шарапов. - № 2016135986; заявлено 07.09.2016; опубл. 11.12.2017. - 25 с.

136. Adair, R. Neutron cross-sections of the elements / R. Adair // Rev. Mod. Phys. - 1980. - V.22.

- N2. - p. 249-259.

137. Физика быстрых нейтронов / Под ред. Мариона Дж., Фаулера Дж. - М.: Атомиздат. - 1966.

- С. 517.

138. Григорьев, И.С. Физические величины (справочник) / И.С. Григорьев, Е.З. Мейлихов // М.: Энергоатомиздат. - 1991. - 1232 с.

139. Мырова, Л.О. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям / М. О. Мырова, А.В. Чепиженко // М.: Радио и связь. - 1988. -296 с.

140. Wang, Y. The x dependent two kinds of resistive switching behaviors in SiOx films with different x component / Y. Wang, K. Chen, X. Qian, Z. Fang, W. Li, J. Xu // Appl. Phys. Lett. - 2014. - V.104.

- P.012112. https://doi.org/10.1063/L4861592.

141. Stassinopoulos, E. G. The Space Radiation Environment for Electronics / E. G. Stassinopoulos, J. P. Raymond // Proceedings of the IEEE. - 1988. - №76(11). - P.1423-1442. doi:10.1109/5.90113.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П1. Дозы ионов К+ (150 кэВ), эквивалентные дозам космических протонов с энергией 10 МэВ, для различных вариантов структур.

Тип структуры Доза протонов с энергией 10 МэВ, см-2

Ы013 Ы015 Ы017

Эквивалентная доза ионов Н+ с энергией 150 кэВ, см-2

Au/ZrO2(12%Y2Oз)(40 нм)/ТШ1 8.3-1011 8.3^ 1013 8.3А015

Au/Zr/ZrO2(12%Y2Oз)(10 нм)/Ш/П 8.3А011 8.3^ 1013 8.3А015

Au/Zr/ZrO2(12%Y2Oз)(40 нм)/TiN/Ti 8.3А011 8.3^ 1013 8.3А015

Au/Zr/ZrO2(12%Y2Oз)(60 нм)/Ш/П 8.2А011 8.2А013 8.2А015

Au/Zr/ZrO2(0%Y2Oз)(40 нм)/TiN/Ti 8.6^ 1011 8.6^ 1013 8.6^ 1015

Au/Zr/HfO2(0%Y2Oз)(40нм)/TiN/Ti 1.1-1012 1.1 • 1014 1.1-1016

Аи^Юх(40 нм)/Ш/П 7.2-1011 7.2А013 7.2А015

Аи^г^Юх(10 нм)/TiN/Ti 7.2А011 7.2-1013 7.2А015

Аи^г^Юх(40 нм)/TiN/Ti 7.2А011 7.2А013 7.2А015

Аи^г^Юх(60 нм)/TiN/Ti 7.1 • 1011 7.1 • 1013 7.1 • 1015

Эквивалентная доза ионов Н+ с энергией 120 кэВ, см-2

Аи/Та/2г02(12 % Y20з)(20 нм) /И/П/Ш 5.4-1011 5.4-1013 5.4-1015

Таблица П2. Виды, энергии и дозы ионов различных масс, выбранные, исходя из сравнительного анализа результатов компьютерного расчета дефектообразования при облучении выбранными ионами средних энергий (до 150 кэВ) и быстрыми (реакторными) нейтронами со средней энергией 1 МэВ для различных вариантов структур.

Тип структуры Тип иона Энергия иона, кэВ Доза быстрых нейтронов с энергией 1 МэВ, см-2

11015 11016 1-1017

Эквивалентная доза ионов, см-2

Au(40 нм)/ ZrO2(12% Y20з)(40 нм)ЛШШ &+ 80 5.4109 5.44010 5.4^1011

O+ 150 2.6-109 2.64010 2.6^1011

Au(40 нм)/2г(3 нм)/ ZrO2(12%Y2Oз)(40 нм)/Ш/П Kr+ 80 8.9-109 8.94010 8.9^1011

O+ 150 2.5^109 2.5^1010 2.5-1011

Au(40 нм)/2г(3 нм)/ ZrO2(12%Y2Oз)(60 нм)/TiN/Ti &+ 80 4.9^1010 4.94011 4.91012

O+ 150 2.4^109 2.4^1010 2.44011

Au(40 нм)/2г(3 нм)/ ZrO2(12%Y2Oз)(10 нм)/TiN/Ti Kr+ 80 7.8408 7.8-109 7.8^1010

O+ 150 2.9^109 2.9^1010 2.94011

Au(40 нм)/2г(3 нм)/ ZrO2(0%Y2Oз)(40 нм)/TiN/Ti Kr+ 80 4.5109 4.54010 4.5^1011

O+ 150 2.8-109 2.8^1010 2.84011

Au(40 нм)/2г(3 нм)/ HfO2(0%Y2Oз) (40нм)/TiN/Ti Xe2+ 150 2.5^109 2.54010 2.5^1011

O+ 150 2.5^109 2.54010 2.5^1011

Au(40 нм)/ ЗЮх(40 нм)/TiN/Ti Si+ 150 8.6109 8.64010 8.6^1011

O+ 150 1.4^109 1.41010 1.41011

Au(40 нм)/2г(3 нм)/ ЗЮх(40 нм)/TiN/Ti 150 8.8109 8.84010 8.8^1011

O+ 150 1.1-109 1.11010 1.11011

Au(40 нм)/2г(3 нм)/ ЗЮх(60 нм)/TiN/Ti Si+ 150 1.7^109 1.71010 1.71011

O+ 150 6.9109 6.94010 6.9^1011

Au(40 нм)/2г(3 нм)/ ЗЮх(10 нм)/TiN/Ti Si+ 150 7.4109 7.44010 7.4-1011

O+ 150 1.7-109 1.71010 1.71011

Au(40 нм)/Та(40 нм)/ ZrO2(12%Y2Oз) (20 нм)Pt(40 нм)/Ti Si+ 150 7.4109 7.44010 7.4^1011

O+ 150 1.7^109 1.71010 1.71011