Разработка и исследование технологических основ формирования элементов резистивной памяти на основе нанокристаллических пленок оксида цинка для нейроморфных систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Томинов Роман Викторович

• Томинов Роман Викторович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Томинов Роман Викторович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМОЙ ПАМЯТИ ДЛЯ НЕЙРОМОРФНЫХ СИСТЕМ

1.1 Типы энергонезависимой памяти

1.2 Энергонезависимая резистивная память на основе пленок оксидов переходных металлов

1.2.1 Основные механизмы эффекта резистивного переключения

1.2.1.1 Вакансионный механизм

1.2.1.2 Электрохимический механизм

1.2.1.3 Барьерный механизм

1.2.2 Механизмы проводимости в тонких оксидных пленках

1.2.3 Типы резистивного переключения

1.2.4 Режимы измерений электрических параметров и электроформовки элементов ЯЯДМ

1.2.5 Основные проблемы технологии изготовления элементов резистивной памяти

1.3 Элементы резистивной памяти на основе пленок оксидов металлов

1.4 Методы формирования элементов резистивной памяти для нейроморфных систем

1.4.1 Методы получения тонких пленок оксидов металлов

1.4.2 Методы формирования наноструктур

1.4.3 Основные требования к материалам для силовой зондовой нанолитографии

1.5 Выводы по главе 1 и постановка задач

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОФОРМОВКИ ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК

2.1 Распределение электрического поля в объеме оксидной пленки

2.2 Расчет суммарного тока

2.3 Оценка теплового действия электрического тока

2.4 Расчет распределения температуры в объеме оксидной пленки

2.5 Расчет тока ограничения

2.6 Расчет времени генерации кислородной вакансии

2.7 Результаты моделирования

2.8 Выводы по главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА РЕЗИСТИВНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ В НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ ОКСИДА ЦИНКА И РЕЖИМОВ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР МЕТОДОМ ЗОНДОВЫХ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

3.1 Используемое оборудование

3.2 Исследование эффекта резистивного переключения нанокристаллических пленок ZnO

3.2.1 Влияние структуры пленки ZnO на резистивное переключение

3.2.2 Влияние толщины нанокристаллической пленки ZnO на резистивное переключение

3.2.3 Влияние материала нижнего контакта на резистивное переключение

3.3 Исследование режимов формирования наноразмерных структур методом силовой зондовой нанолитографии

3.3.1 Обоснование выбора материала полимерной пленки

3.3.2 Исследование режимов формирования полимерных пленок на основе фоторезиста ФП-383 методом центрифугирования

3.3.3 Исследование режимов силовой зондовой нанолитографии

3.3.4 Методика определения геометрических параметров профилированных наноразмерных структур

3.4 Выводы по главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МАКЕТА ЭЛЕМЕНТОВ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМОЙ РЕЗИСТИВНОЙ ПАМЯТИ

4.1 Разработка макета элемента резистивной памяти на основе наноструктур ассиметричной формы

4.2 Разработка макета элементов резистивной памяти на основе нанокристаллической пленки оксида цинка

4.3 Исследование макета элементов резистивной памяти на основе нанокристаллической пленки оксида цинка

4.4 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность диссертационной работы

Уменьшение элементов интегральных схем (ИС) приводит к росту скорости работы процессоров и увеличению объема памяти, но при этом пропускная способность между ними изменяется слабо [1-4]. Одним из возможных решений данной проблемы является переход вычислительных систем к архитектуре, близкой к строению биологического мозга, которая представляет собой множество параллельно соединенных между собой элементов малой мощности - нейронов, связанных между собой с помощью специальных каналов - синапсов [5, 6]. Процессоры, построенные по такой архитектуре, смогут превзойти современные компьютеры в задачах, связанных с неструктурированной классификацией данных, распознаванием образов, а также в приложениях с адаптирующимися и самообучающимися системами управления [7]. Один из возможных способов технической реализации такой архитектуры заключается в изготовлении ИС на основе нейроморфных структур, представляющих собой элементы памяти в виде ячеек (нейронов), соединенных между собой шинами данных (синапсами) и способных изменять свое электрическое сопротивление под действием внешнего электрического поля (эффект резистивного переключения) [8, 9]. Такие структуры способны сохранять сопротивление ячеек после прекращения действия внешнего электрического поля и являются основой энергонезависимой резистивной памяти (RRAM). К достоинствам RRAM относят малые размеры, высокую степень интеграции, низкое энергопотребление и высокое быстродействие, что позволяет на ее основе реализовать массовый параллелизм и маломощные вычисления, наблюдаемые при исследовании биологического мозга.

В настоящее время ведутся активные теоретические и экспериментальные исследования эффекта резистивного переключения в наноматериалах и наноструктурах для создания элементов RRAM самообучающегося адаптивного

нейроморфного процессора с высоким быстродействием и низким энергопотреблением. Анализ публикаций показал, что для изготовления RRAM перспективными являются пленки на основе бинарных оксидов металлов ^Ю^ TiOx, ZnO, HfOx и др.), из которых можно выделить нанокристаллический оксид цинка, позволяющий реализовать высокое быстродействие процесса резистивного переключения [10, 11]. Однако в настоящее время для изготовления элементов RRAM на основе нанокристаллических пленок 7п0 требуется решить ряд задач, к которым относятся выбор геометрических и электрофизических параметров пленки ZnO, режимов электроформовки ZnO, материала контактов, а также диаметра элемента памяти.

Создание элементов RRAM для нейроморфного процессора связано с разработкой и исследованием процессов формирования структур с нанометровым разрешением. Существующие литографические методы полупроводниковых технологий приближаются к пределу своей разрешающей способности, характеризуются высокой степенью сложности и стоимостью оборудования. Поэтому возникает необходимость в исследованиях и разработке новых методов, применение которых позволит создавать наноструктуры элементов RRAM, в том числе на этапе прототипирования. Перспективным методом формирования наноразмерных структур, которые могут быть использованы при создании памяти RRAM является наноимпринтная литография, основанная на использовании специальных матриц-штампов и пленок полимерных материалов. Разновидностью наноимпринтной литографии является силовая зондовая нанолитография (СЗН), которая позволяет с помощью острия зонда атомно-силового микроскопа формировать профилированные наноразмерные структуры в полимерных пленках [12, 13]. Простота реализации метода позволяет использовать его в разработке и исследовании перспективных конструкторских и технологических решений при прототипировании элементов RRAM [14]. Однако в настоящее время отсутствуют

анализ требований к материалам и систематические исследования режимов СЗН, которые позволили бы формировать наноразмерные структуры с контролируемыми параметрами.

Таким образом, одной из актуальных задач современной электроники является исследование закономерностей эффекта резистивного переключения в нанокристаллических пленках оксида цинка, а также исследование режимов силовой зондовой нанолитографии для прототипирования перспективных элементов RRAM нейроморфных систем

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование технологических основ формирования элементов резистивной памяти на основе нанокристаллических пленок оксида цинка для нейроморфных систем»

Цель работы

Целью диссертационной работы является исследование закономерностей эффекта резистивного переключения в нанокристаллических пленках оксида цинка, и разработка технологических основ формирования на их основе методом силовой зондовой нанолитографии элементов энергонезависимой резистивной памяти для нейроморфных систем.

Основные задачи исследования

1) Разработать модель и провести теоретические исследования закономерностей формирования кислородных вакансий в объеме оксидной пленки с учетом основных механизмов проводимости, толщины пленки оксида цинка, и времени электроформовки;

2) Провести экспериментальные исследования закономерностей эффекта резистивного переключения в нанокристаллических пленках оксида цинка;

3) Провести исследования режимов нанесения и силовой зондовой нанолитографии полимерных пленок;

4) Разработать и исследовать макет элементов резистивной памяти на основе нанокристаллической пленки оксида цинка.

Научная новизна

1) Разработана модель формирования кислородных вакансий в объеме оксидной пленки оксида цинка с учетом основных механизмов проводимости, толщины пленки оксида цинка, и времени электроформовки;

2) Установлены закономерности эффекта резистивного переключения в нанокристаллических пленках оксида цинка с учетом толщины пленки, электрофизических параметров, времени электроформовки и материала нижнего контакта;

3) Установлены закономерности влияния режимов силовой зондовой нанолитографии полимерных пленок на основе фоторезиста ФП-383 на геометрические параметры полученных наноструктур с учетом влияния основных управляющих параметров и формы острия зонда.

Практическая значимость диссертационной работы

1) Установлено, что нанокристаллические пленки оксида цинка толщиной

3 3

от 6 до 47 нм и удельным сопротивлением от (4.32±0.67)*10- до (12.43±1.04)*10-Ом-см проявляют стабильный эффект резистивного переключения с отношением высокого сопротивления к низкому от 64 до 4928;

2) Определены режимы формирования методом центрифугирования полимерных пленок на основе фоторезиста ФП-383 для силовой зондовой нанолитографии, толщиной 20±2 нм и шероховатостью 2.23±0.10 нм;

3) Определены режимы формирования методом силовой зондовой нанолитографии наноразмерных структур в полимерных пленках на основе фоторезиста ФП-383. Показано, что при силе индентирования 3.25 мкН в пленках

толщиной 20±2 нм и шероховатостью 2.23±0.10 нм можно контролируемо формировать наноразмерные структуры диаметром от 360±28 нм до 16±3 нм без разрушения нижележащих структур;

4) Разработана методика диагностики параметров силовой зондовой нанолитографии полимерных пленок на основе метода атомно-силовой микроскопии;

5) На основе нанокристаллической пленки 7п0 разработан и исследован макет элементов резистивной памяти. Показано, что для элемента с активной областью диаметром 81±17 нм отношение высокого сопротивления к низкому 5764;

6) Разработана конструкция зонда для атомно-силовой нанолитографии (Патент РФ №172090, приоритет от 28.06.2017);

7) Разработана конструкция элемента памяти на основе ассиметричных мемристорных наноструктур (Патент РФ №182101, приоритет от 09.04.2018).

Положения, выносимые на защиту

1) Модель формирования кислородных вакансий в объеме пленки оксида цинка с учетом основных механизмов проводимости, толщины пленки оксида цинка, и времени электроформовки;

2) Закономерности эффекта резистивного переключения в нанокристаллических пленках оксида цинка с учетом геометрических и электрофизических параметров пленок, материала нижнего контакта и времени электроформовки;

3) Закономерности влияния режимов сканирующей зондовой нанолитографии на геометрические параметры наноразмерных структур в полимерной пленке на основе фоторезиста ФП-383, с учетом силы индентирования и детектирования момента прокола пленки;

4) Методика диагностики параметров силовой зондовой нанолитографии полимерных пленок на основе метода атомно-силовой микроскопии.

Реализация результатов работы

Работа выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры НТ МСТ и НОЦ «Нанотехнологии» ИНЭП ЮФУ в 2015-2019 г.: РФФИ №16-32-00069 «Исследование и разработка электрофизических принципов функционирования наноэлектронных нейроморфных структур на основе наноструктурированных пленок ZnO», Грант Президента РФ №075-02-2018-129 «Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания элементов резистивной памяти на основе мемристорных структур».

Имеется 3 акта, подтверждающие факт внедрения результатов диссертационной работы: результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре НТ МСТ ЮФУ, а также при выполнении работ в рамках НИР в Институте нанотехнологий, электроники и приборостроения и ООО «Центр нанотехнологий».

При выполнении работ в рамках диссертационного исследования использовалось технологическое и аналитическое оборудование НОЦ и ЦКП «Нанотехнологии» ЮФУ, а также Национального университета Чао Тунг (National Chiao Tung University) (Тайвань) и Сувонского Университета (University of Suwon) (Республика Корея).

Апробация работы

Результаты диссертационной работы проходили апробацию на всероссийских и международных конференциях различного уровня: International Workshop From ReRAM and Memristors to new Computing Paradigms (MEM-Q) (Ретимно, о.Крит, Греция, 2018), International conference «Scanning Probe Microscopy» (Екатеринбург,

Россия, 2018), International Conference on "Physics and Mechanics of New Materials and their Applications" (PHENMA 2018) (Бусан, Южная Корея, 2018), Международная конференция Микро и наноэлектроника (ICMNE 2018) (Звенигород, Россия, 2018), Доклады XIII Всероссийской конференции молодых ученых «наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика» (Саратов, Россия, 2018), 5-ая международной школе-конференции "Saint-Petersburg OPEN 2018" по Оптоэлектронике, Фотонике, Нано- и Нанобиотехнологиям (Санкт-Петербург, Россия, 2018), XXVII Российская конференция по электронной микроскопии (РКЭМ-2016) (Черноголовка, Россия, 2016), 24-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - 2017" (Зеленоград, Россия, 2017), Двадцать вторая Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ -22) (Екатеринбург, Россия, 2017), Актуальные проблемы нано- и микроэлектроники сборник тезисов докладов III Всероссийской научной молодежной конференции (Уфа, Россия, 2015), X Юбилейная ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, Россия, 2014).

Публикации

По теме диссертации было опубликовано 31 печатных работ, из них 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК, 6 статей, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science, 22 тезисов докладов, представленных на международных и всероссийских конференциях различного уровня. Получены 2 патента РФ на полезную модель (Патент РФ №172090, приоритет от 28.06.2017) и (Патент РФ №182101, приоритет от 09.04.2018).

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, и списка используемой литературы.

Во введении обоснована актуальность темы работы, поставлены цель, основные задачи, научная и практическая значимости, представлены сведения об апробации результатов работы.

В первой главе рассмотрены основные механизмы эффекта резистивного переключения в тонких пленках оксидов металлов. Показано, что для нанокристаллических пленок, которые являются перспективными для изготовления элементов резистивной памяти для нейроморфных структур, характерным является вакансионный механизм переключения. Рассмотрены механизмы резистивного переключения. Показано, что биполярный механизм переключения является более предпочтительным, по сравнению с униполярным для элементов RRAM нейроморфных структур. Рассмотрены режимы электрических измерений и электроформовки элементов RRAM. Показано, что в режиме треугольных импульсов переходные процессы проявляются слабее, что приводит к увеличению эффективности контроля тока и, как следствие, улучшению стабильности параметров формируемых элементов RRAM. Проведено сравнение свойств оксидов различных металлов, используемых для изготовления элементов RRAM нейроморфных структур. Показано, что одним из наиболее перспективных материалов является нанокристаллический оксид цинка, элементы RRAM из которого обладают высокими быстродействием, отношением высокого сопротивления к низкому (НДО/ХЛ^), значением количества циклов перезаписи информации, а также значением времени хранения информации. Рассмотрены перспективные методы изготовления тонких пленок оксидов металлов для элементов резистивной памяти. Показано, что метод импульсного лазерного осаждения является наиболее подходящим, поскольку позволяет получать

нанокристаллические пленки оксида цинка контролируемой толщины в широком диапазоне электрических и морфологических параметров. Проведен сравнительный анализ методов прототипирования элементов RRAM для нейроморфных структур. Показано, что силовая зондовая нанолитография является одним из наиболее перспективных методов, поскольку позволяет, с помощью относительно недорогого оборудования, формировать наноструктуры в тонких полимерных пленках, через которые можно осаждать пленку металла для формирования верхнего контакта элемента RRAM. Проведен анализ основных требований к материалам и режимам силовой зондовой нанолитографии. Установлены требования к полимерным пленкам для силовой зондовой нанолитографии.

Сделан вывод об актуальности проведения дополнительных исследований закономерностей проявления эффекта резистивного переключения в нанокристаллических пленках оксида цинка, а также необходимости разработки технологических основ формирования элементов энергонезависимой резистивной памяти методом силовой зондовой нанолитографии для создания нейроморфных систем.

Во второй главе представлены результаты разработки модели по исследованию закономерностей формирования кислородных вакансий в объеме пленки оксида цинка с учетом основных механизмов проводимости, толщины пленки оксида цинка, и времени электроформовки. В разработанной модели, для ячейки исследуемого объема оксидной пленки методом конечных разностей решались дифференциальные уравнения Лапласа и теплопроводности для определения распределения потенциалов и температуры. В функции источников уравнения теплопроводности учитывались токи, обусловленные различными механизмами электропроводности. Полученные результаты использовались при определении вероятности генерации вакансий. В разработанной модели введена оценка длины разрушенного участка наноразмерного канала проводимости. Таким образом, напряженность

электрического поля в каждом столбце является переменной величиной и определяется отношением напряжения электроформовки и длиной разрушенного участка наноразмерного канала проводимости. Кислородные вакансии генерируются от контакта с более отрицательным потенциалом по отношению к потенциалу другого контакта, формируя наноразмерный канал проводимости. При этом канал проводимости представляет собой усеченный конус. Получены зависимости токов от

напряженности электрического поля и температуры. Анализ полученных

£

результатов показал, что при напряженностях Е < 1*10 В/м доминирующими

механизмами являются прыжковая проводимость и дрейфовый ток, при (1 < Е < 3)

8 8 *10 В/м ток пространственного заряда, при Е > 3*10 В/м - термоэлектронная

эмиссия и эмиссия Пула-Френкеля. При температурах Т < 400К доминирующим

механизмом проводимости является механизм Фаулера-Нордгейма, при 400 < Т <

700К ток пространственного заряда, при Т > 700К - токи термополевой и

термоэлектронной эмиссии. Полученные результаты коррелируют с литературными

данными. Разработанная модель позволила численно оценить напряженность и ток

пробоя пленки оксида цинка для толщин от 5 до 50 нм, значения которых составили

£

3.15*10 В/м и 40 мкА, соответственно. Получена теоретическая зависимость напряжения электроформовки от толщины пленки 7п0. Получена теоретическая зависимость концентрации кислородных вакансий от напряжения электроформовки для пленок 7п0 различной толщины. Анализ полученных зависимостей показал, что концентрация кислородных вакансий изменяется нелинейно с увеличением напряжения электроформовки и при напряжениях в несколько раз меньших напряжения электроформовки практически равна нулю. Это объясняется тем, что время генерации кислородных вакансий превышает время моделирования процесса электроформовки.

Получена теоретическая зависимость распределения кислородных вакансий в пленке при различном времени электроформовки. Показано, что увеличение

времени электроформовки приводит к увеличению диаметра вершины наноразмерного канала проводимости. Полученный результат хорошо коррелирует с литературными данными, что свидетельствует об адекватности разрабатываемой модели. Получена теоретическая зависимость сопротивления от толщины пленки при различном времени электроформовки. Уменьшение сопротивления пленки 7пО с увеличением времени электроформовки объясняется увеличением диаметра вершины наноразмерного канала проводимости. Полученные данные коррелируют с литературными источниками.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований влияния структуры пленки 7пО на эффект резистивного переключения. Показано, что пленка 7пО имеет нанокристаллическую структуру с наиболее выраженными кристаллитами ориентацией (002).

Экспериментально установлено, что нанокристаллическая пленка 7пО толщиной 58±2 нм с удельным сопротивлением (1.29±0.13)*10- Ом-см,

19 3

концентрацией электронов (8.21±0.76)*10 см- , и подвижностью электронов 22.32±3.16 см2/В-с, полученная методом импульсного лазерного осаждения, проявляет стабильный эффект резистивного переключения, слабозависящий от ее наноразмерной структуры. Для исследования однородности эффекта резистивного переключения, в контактном режиме АСМ-спектроскопии проводились измерения вольтамперных характеристик (ВАХ) структуры Т^пО/Р при приложении напряжения от -2.5 до +4В в 30 точках на поверхности пленки 7пО. По полученным результатам были построена усредненная ВАХ структуры Т^пО/Р и определены значения сопротивлений в высокоомном состоянии (Лял?) и низкоомном состоянии (Лл?) при напряжении чтения +1В.

Для исследования эффекта резистивного переключения в нанокристаллической пленке 7пО была разработана методика с использованием токовой АСМ, которая заключалась в сканировании двух областей на поверхности 7пО при напряжениях

различной полярности. Анализ полученных результатов отображения сопротивления растекания показал, что исходной пленке 7п0 соответствует низкоомное состояние. Согласно разработанной методике, после сканирования области поверхности пленки ZnO площадью 10*10 мкм при напряжении зонд-подложка -2.5В была сформирована квадратная область с высоким сопротивлением (темный контраст), внутри которой, путем сканирования 6*6 мкм при напряжении зонд-подложка +4В, была сформирована квадратная область с низким сопротивлением (светлый контраст). Формирование областей с низким и высоким сопротивлением свидетельствует о возникновении эффекта резистивного переключения в нанокристаллической пленке 7п0. Из анализа АСМ-изображения структуры на поверхности пленки 7п0, полученной методом Зонда Кельвина видно, что более высокое значение поверхностного потенциала было получено при приложении отрицательного потенциала к зонду, при этом формируется область с высоким сопротивлением, на которой происходит накопление заряда. При формировании области с низким сопротивлением значение поверхностного потенциала уменьшается, что хорошо коррелирует с литературными данными.

Проведено экспериментальное исследование влияние толщины нанокристаллической пленки 7п0 на эффект резистивного переключения в структуре Al2O3/TiN/ZnO/W. Электроформовка проводилась в режиме треугольных импульсов в диапазоне напряжений ие от 1 до 20 В, времени электроформовки 1е от 0 до 30 секунд и током ограничения 1огр = 40 мкА. Показано, что увеличение толщины пленки от 6 до 47 нм приводит к увеличению напряжения и времени электроформовки, что согласуется с результатами расчетов на основе разработанной модели, представленной во второй главе. Показано, что с увеличением длительности электроформовки происходит увеличение петли гистерезиса вольтамперной характеристики, и, как следствие, увеличение отношения Кнкз/Кьяя до некоторого максимального значения. Дальнейшее увеличение

длительности электроформовки приводит к постепенной деградации петли гистерезиса и ВАХ достигала тока ограничения. Получены экспериментальные зависимости Яял?р и Яьюр, а также зависимость их отношения от толщины пленки 7и0.

Одной из вероятных причин увеличения сопротивления ЯяЛ5Р является увеличение длины разрушаемого участка наноразмерного канала проводимости с увеличением толщины пленки 7пО. Сопротивление ЯькзР, при этом, слабо зависит от толщины, что можно объяснить приблизительно одинаковым значением диметра наноразмерного канала проводимости. Для изготовления элементов резистивной памяти наиболее предпочтительным является пленка с толщиной 41 нм, которая обладает наиболее равномерной, по сравнению с остальными образцами, морфологией поверхности, имеет достаточно высокое отношение а также

обладает наилучшими, по сравнению с остальными образцами, равномерностью и однородностью.

Экспериментально исследовано влияние материала нижнего контакта (ТК, Р^ 7пО:1п, 7пОМ) на эффект резистивного переключения. Определены значения сопротивлений ЯяЛ5Р и а также отношение .

Показано, что пленка нанокристаллического 7пО с нижним контактом из ТК обладает наибольшим среди остальных материалов отношением высокого сопротивления к низкому 3178.8.

Проведен анализ литературных источников по выбору материала полимерной пленки для силовой зондовой нанолитографии. Обоснован выбор фоторезиста марки ФП-383. Построены зависимости толщины пленки от скорости вращения центрифуги при различных объемных соотношениях фоторезист/разбавитель, а также зависимость шероховатости поверхности от толщины полимерной пленки на основе фоторезиста ФП-383 (объемное соотношение фоторезист/разбавитель - 1:15) и скорости вращения центрифуги.

Анализ полученных результатов показал, что пленки, сформированные при объемном соотношении ФП-383/РПФ-383Ф = 1:15 и скорости вращения 5000 об/мин, имеют толщину 20±2 нм, шероховатость 2.23±0.10 нм, и удовлетворяют требованиям силовой зондовой нанолитографии.

Проведены экспериментальные исследования зависимости глубины и диаметра профилированных наноразмерных структур от силы индентирования зонда.

Для полимерной пленки на основе фоторезиста ФП-383 толщиной 20±2 нм определена критическая сила прижима, при которой зонд проникает сквозь пленку до нижележащей подложки, которая составила 3.25 мкН.

Разработана методика диагностики параметров силовой зондовой нанолитографии полимерных пленок на основе метода атомно-силовой микроскопии (режимы токовой спектроскопии и отображения сопротивления растекания), которая позволяет: оперативно детектировать момент прокола зондом полимерной пленки; определять критическую силу индентирования, при которой зонд АСМ проникает через пленку и касается структур, сформированных на поверхности подложки; проводить экспресс-контроль толщины полимерных пленок и геометрических параметров наноразмерных структур, сформированных силовой зондовой нанолитографией.

С помощью разработанной методики показано, что в полимерной пленке на основе фоторезиста ФП-383 толщиной 20±2 нм методом силовой зондовой нанолитографии можно формировать структуры диаметром от 360±28 нм до 16±3 нм.

В четвертой главе предложено конструктивное решение элемента RRAM, защищенное патентом РФ №182101 (приоритет полезной модели 9 апреля 2018 года). На основе полученных во 2-ой и 3-ей главах теоретических и экспериментальных результатов разработано техническое решение прототипирования элементов резистивной памяти на основе оксидов металлов для

исследования эффекта резистивного переключения в них. Разработан технологический маршрут, изготовлен и исследован макет элементов резистивной памяти для нейроморфных структур с диаметрами активной области от 81±17 до 344±41 нм. Предложенное техническое решение позволяет оперативно изготавливать макеты элементов резистивной памяти, используя при этом минимальное количество технологических операций.

Для изготовленного макета элементов резистивной памяти получены зависимости отношения Яяя$/Яья$ от диаметра активной области элемента и от напряжения развертки. Анализ полученных результатов показал, что наибольшее отношение ЯЯЯ$/ЯЬЯ$р = 5764 показывает элемент памяти с активной областью диаметром 81±17 нм. Уменьшение Яяя$/Яья$ с увеличением диаметра активной области и напряжения развертки можно объяснить увеличением числа наноразмерных каналов проводимости, и как следствие, уменьшением Яяя?.

На основе анализа вольтамперных характеристик получена зависимость сопротивлений ЯЯЯЯ и ЯЬЯЯ от количества переключений, из которой следует что Яяя? = 470.321±35.161 МОм и ЯЯ = 0.081±0.006 МОм в пределах 300 циклов переключений.

Сравнение полученных результатов с результатами, полученных в главе 3 (Яяя? = 196.4±78.3 МОм и ЯЯ = 0.07±0.02 МОм), показало, что применение верхнего контакта позволило уменьшить доверительный интервал эффекта резистивного переключения от 39.86% до 7.47% для Яяя$ и от 28.57% до 7.41% для ЯЬЯ?, что можно объяснить устранением влияния атмосферного кислорода.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах, включающих в себя 62 рисунков, 13 таблиц, список использованных источников, включающий 182 наименований.

ГЛАВА 1. ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМОЙ ПАМЯТИ ДЛЯ НЕЙРОМОРФНЫХ СИСТЕМ

1.1 Типы энергонезависимой памяти

Одним из основных требований к элементам памяти для создания нейроморфных структур является энергонезависимость, т.е. способность сохранять информацию после отключения питающего напряжения. В настоящее время на рынке электронной промышленности энергонезависимостью обладают лишь несколько типов памяти, основные из которых - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и flash - память. Однако их применение в нейроморфных структурах ограничено рядом недостатков, связанных с низким быстродействием и высоким энергопотреблением [14-16]. Также применяемые технологические методы изготовления приближаются к пределу разрешающей способности, что затрудняет дальнейшее увеличение объема памяти [17, 18]. Поэтому для изготовления нейроморфных структур возникает необходимость в разработке и исследовании новых типов энергонезависимой памяти, которые будут обладать большим количеством циклов записи, иметь более высокие скорости чтение/запись, и характеризоваться меньшим энергопотреблением [19, 20]. В настоящее время к таким типам энергонезависимой памяти относятся FRAM, MRAM, PCRAM, и RRAM.

Принцип действия FRAM памяти основан на изменении за счет поляризации сегнетоэлектрической пленки сопротивления между двумя устойчивыми состояниями "0" и "1" [21, 22].

Принцип действия MRAM памяти основан на изменении сопротивления за счет изменения ориентации магнитных моментов в ферримагнитных пленках между двумя устойчивыми состояниями "0" и "1" [23, 24].

Принцип действия PRAM памяти основан на изменении сопротивления за счет перехода пленки халькогенида между аморфным и кристаллическим состояниями, соответствующим "0" и "1" [25, 26].

Принцип действия RRAM памяти основан на изменении сопротивления за счет перераспределения ионов (дефектов) в пленке оксида переходного металла между двумя устойчивыми состояниями "0" и "1" [27, 28].

Требования к основным параметрам энергонезависимой памяти [29]:

1) Напряжение переключения (USET), должно быть в пределах от несколько сотен милливольт (для удовлетворения требований совместимости с КМОП -технологией) до нескольких вольт (должно быть меньше, чем у Flash-памяти);

2) Напряжение чтения (Urd < USET), обусловлено необходимостью предотвращения случайных изменений состояния элемента памяти;

3) Ток чтения (Ird) > 1 мкА для определения состояния элемента памяти;

4) Отношение высокого сопротивления к низкому сопротивлению HRS/LRS при прочих равных условиях должно быть максимальным при изготовлении элементов RRAM нейроморфных структур;

п

5) Количество циклов записи > 10 ;

6) Время хранения информации > 10 лет;

7) Устойчивость к температурам до 85°C и многократным воздействиям импульсов

Urd.

В таблице 1.1 представлено сравнение вышеперечисленных типов памяти (светлым выделены преимущества, темным - недостатки), из которой видно, что энергонезависимая резистивная память RRAM имеет наименьшие размеры элемента памяти по сравнению с FRAM, MRAM и PRAM [23-28]. Также стоит отметить, что технологический процесс изготовления RRAM требует меньших затрат и экономически выгоднее, чем для остальных типов памяти.

Важным требованием к элементам памяти для создания нейроморфных вычислительных систем является мультибитность (возможность переключения элемента памяти между тремя и более состояниями), благодаря которому значительно повышается быстродействие при решении задач, плохо алгоритмизируемых на классических компьютерах, и значительно снижается удельное энергопотребление [30]. Из рассматриваемых типов памяти ЯЯЛМ обладает мультибитностью, так как перераспределение профиля концентрации дефектов в объеме оксидной пленки при приложении внешнего электрического поля различной величины и полярности дает диапазон значений сопротивлений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Томинов Роман Викторович, 2019 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Yu S. (ed.). Neuro-inspired computing using resistive synaptic devices.- Springer

2017.

2. Adamatzky A., Chua L. (ed.). Memristor networks. - Springer Science Business Media 2013.

3. Chua L. Memristor-the missing circuit element //IEEE Transactions on circuit theory. - 1971. - Т. 18. - №. 5. - p. 507-519.

4. Mead C. Neuromorphic electronic systems //Proceedings of the IEEE. - 1990. -Т. 78. - №. 10. - p. 1629-1636.

5. Jo S. H., Chang T., Ebong I., Bhadviya B. B., Mazumder P., Lu W. Nanoscale memristor device as synapse in neuromorphic systems //Nano letters. - 2010. - Т. 10. - №. 4. - p. 1297-1301.

6. Indiveri G., Linares-Barranco B., Hamilton T. J., Van Schaik A., Etienne-Cummings R., Delbruck T., ... Schemmel J. Neuromorphic silicon neuron circuits //Frontiers in neuroscience. - 2011. - Т. 5. - p. 73.

7. Prezioso M., Merrikh-Bayat F., Hoskins B. D., Adam G. C., Likharev K. K., Strukov D. B. Training and operation of an integrated neuromorphic network based on metal-oxide memristors //Nature. - 2015. - Т. 521. - №. 7550. - p. 61.

8. Lee H. Y., Chen P. S., Wu T. Y., Chen Y. S., Wang C. C., Tzeng P. J., ... Tsai M. J. Low power and high speed bipolar switching with a thin reactive Ti buffer layer in robust HfO2 based RRAM //Electron Devices Meeting 2008. IEDM 2008. IEEE International. - IEEE 2008. - p. 1-4.

9. Yang Y. C., Pan F., Liu Q., Liu M., Zeng F. Fully room-temperature-fabricated nonvolatile resistive memory for ultrafast and high-density memory application //Nano letters. - 2009. - Т. 9. - №. 4. - p. 1636-1643.

10. Misra P., Das A. K., Kukreja L. M. Switching characteristics of ZnO based transparent resistive random access memory devices grown by pulsed laser deposition //physica status solidi c. - 2010. - T. 7. - №. 6. - p. 1718-1720.

11. Kukreja L. M., Das A. K., Misra P. Studies on nonvolatile resistance memory switching in ZnO thin films //Bulletin of Materials Science. - 2009. - T. 32. - №. 3. - p. 247-252.

12. Hu S., Hamidi A., Altmeyer S., Köster T., Spangenberg B., Kurz H. Fabrication of silicon and metal nanowires and dots using mechanical atomic force lithography //Journal of Vacuum Science Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing Measurement and Phenomena. - 1998. - T. 16. - №. 5. - p. 2822-2824.

13. Hu S., Altmeyer S., Hamidi A., Spangenberg B., Kurz H. Novel approach to atomic force lithography //Journal of Vacuum Science Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing Measurement and Phenomena. - 1998. - T. 16. - №. 4. - p. 1983-1986.

14. Majumdar A., Oden P. I., Carrejo J. P., Nagahara L. A., Graham J. J., Alexander J. Nanometer-scale lithography using the atomic force microscope //Applied Physics Letters. - 1992. - T. 61. - №. 19. - p. 2293-2295.

15. Vogelsang T. Understanding the energy consumption of dynamic random access memories //Proceedings of the 2010 43rd Annual IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture. - IEEE Computer Society 2010. - p. 363-374.

16. Mittal S. A survey of architectural techniques for DRAM power management //International Journal of High Performance Systems Architecture. - 2012. - T. 4. - №. 2. - p. 110-119.

17. Sekar D. C., Bateman B., Raghuram U., Bowyer S., Bai Y., Calarrudo M., ... Meyer R. Technology and circuit optimization of resistive RAM for low-power reproducible operation //Electron Devices Meeting (IEDM), 2014 IEEE International. -IEEE 2014. - p. 28.3. 1-28.3. 4.

18. Vogelsang T. Understanding the energy consumption of dynamic random access memories //Proceedings of the 2010 43rd Annual IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture. - IEEE Computer Society 2010. - p. 363-374

19. Burr G. W., Kurdi B. N., Scott J. C., Lam C. H., Gopalakrishnan K., Shenoy R. S. Overview of candidate device technologies for storage-class memory //IBM Journal of Research and Development. - 2008. - T. 52. - №. 4.5. - p. 449-464.

20. Frank D. J., Dennard R. H., Nowak E., Solomon P. M., Taur Y., Wong H. S. P. Device scaling limits of Si MOSFETs and their application dependencies //Proceedings of the IEEE. - 2001. - T. 89. - №. 3. - p. 259-288.

21. Zwerg M., Baumann A., Kuhn R., Arnold M., Nerlich R., Herzog M., ... Eversmann B. O. An 82^A/MHz microcontroller with embedded FeRAM for energy-harvesting applications //Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers (ISSCC), 2011 IEEE International. - IEEE 2011. - p. 334-336.

22. Mikolajick T., Dehm C., Hartner W., Kasko I., Kastner M. J., Nagel N., ... Mazure C. FeRAM technology for high density applications //Microelectronics Reliability. - 2001. - T. 41. - №. 7. - p. 947-950.

23. Tehrani S., Slaughter J. M., Chen E., Durlam M., Shi J., DeHerren M. Progress and outlook for MRAM technology //IEEE Transactions on Magnetics. - 1999. - T. 35. -№. 5. - p. 2814-2819.

24. Engel B. N., Akerman J., Butcher B., Dave R. W., DeHerrera M., Durlam M., ... Slaughter J. M. A 4-Mb toggle MRAM based on a novel bit and switching method //IEEE Transactions on Magnetics. - 2005. - T. 41. - №. 1. - p. 132-136.

25. Gibbons P. B. A more practical PRAM model //Proceedings of the first annual ACM symposium on Parallel algorithms and architectures. - ACM 1989. - p. 158-168.

26. Chen D. Z. Efficient geometric algorithms on the EREW PRAM //IEEE transactions on parallel and distributed systems. - 1995. - T. 6. - №. 1. - p. 41-47.

27. Sheu S. S., Chiang P. C., Lin W. P., Lee H. Y., Chen P. S., Chen Y. S., ... Cheng K. H. A 5ns fast write multi-level non-volatile 1 K bits RRAM memory with advance write scheme //VLSI Circuits 2009 Symposium on. - IEEE 2009. - p. 82-83.

28. Hosoi Y., Tamai Y., Ohnishi T., Ishihara K., Shibuya T., Inoue Y., ... Inoue I. H. High speed unipolar switching resistance RAM (RRAM) technology //Electron Devices Meeting 2006. IEDM'06. International. - IEEE 2006. - p. 1-4.

29. Waser R., Dittmann R., Staikov G., Szot K. Redox-based resistive switching memories-nanoionic mechanisms prospects and challenges //Advanced materials. - 2009. - T. 21. - №. 25-26. - p. 2632-263.

30. Wasserman P. D. Advanced methods in neural computing. - John Wiley Sons Inc., 1993.

31. Choi B. J., Jeong D. S., Kim S. K., Rohde C., Choi S., Oh J. H., ... Reichenberg B. Resistive switching mechanism of TiO2 thin films grown by atomic-layer deposition //Journal of Applied Physics. - 2005. - T. 98. - №. 3. - p. 033715.

32. Yang J. J., Inoue I. H., Mikolajick T., Hwang C. S. Metal oxide memories based on thermochemical and valence change mechanisms //MRS bulletin. - 2012. - T. 37. - №. 2. - p. 131-137.

33. Yang J. J., Inoue I. H., Mikolajick T., Hwang C. S. Metal oxide memories based on thermochemical and valence change mechanisms //MRS bulletin. - 2012. - T. 37. - №. 2. - p. 131-137.

34. Qi J., Olmedo M., Zheng J. G., Liu J. Multimode resistive switching in single ZnO nanoisland system //Scientific reports. - 2013. - T. 3.

35. Wong H. S. P., Lee H. Y., Yu S., Chen Y. S., Wu Y., Chen P. S., ... Tsai M. J. Metal-oxide RRAM //Proceedings of the IEEE. - 2012. - T. 100. - №. 6. - p. 1951-1970.

36. Xu N., Liu L., Sun X., Liu X., Han D., Wang Y., ... Yu B. Characteristics and mechanism of conduction/set process in TiNZnO/Pt resistance switching random-access memories //Applied Physics Letters. - 2008. - T. 92. - №. 23. - p. 232112.

37. Lu Y. Conducting Nanofilaments in Metal Oxide Resistive Switching Memory. - 2013.

38. Luo J. M., Lin S. P., Zheng Y., Wang B. Nonpolar resistive switching in Mn-doped BiFeO3 thin films by chemical solution deposition //Applied Physics Letters. -2012. - T. 101. - №. 6. - p. 062902.

39. Bersuker G., Gilmer D. C., Veksler D., Kirsch P., Vandelli L., Padovani A., ... Porti M. Metal oxide resistive memory switching mechanism based on conductive filament properties //Journal of Applied Physics. - 2011. - T. 110. - №. 12. - p. 124518.

40. Yang J. J., Inoue I. H., Mikolajick T., Hwang C. S. Metal oxide memories based on thermochemical and valence change mechanisms //MRS bulletin. - 2012. - T. 37. - №. 2. - p. 131-137.

41. Ielmini D. Modeling the universal set/reset characteristics of bipolar RRAM by field-and temperature-driven filament growth //IEEE Transactions on Electron Devices. -2011. - T. 58. - №. 12. - p. 4309-4317.

42. Xu N., Gao B., Liu L. F., Sun B., Liu X. Y., Han R. Q., ... Yu B. A unified physical model of switching behavior in oxide-based RRAM //VLSI Technology 2008 Symposium on. - IEEE 2008. - p. 100-101.

43. Chang S. H., Chae S. C., Lee S. B., Liu C., Noh T. W., Lee J. S., ... Jung C. U. Effects of heat dissipation on unipolar resistance switching in PtNiO/Pt capacitors //Applied Physics Letters. - 2008. - T. 92. - №. 18. - p. 183507.

44. Govoreanu B., Kar G. S., Chen Y. Y., Paraschiv V., Kubicek S., Fantini A., ... Jossart N. 10x 10nm2 Hf/HfOx crossbar resistive RAM with excellent performance reliability and low-energy operation //Electron Devices Meeting (IEDM), 2011 IEEE International. - IEEE 2011. - p. 31.6. 1-31.6. 4.

45. Lee J., Shin J., Lee D., Lee W., Jung S., Jo M., ... Hwang H. Diode-less nano-scale ZrOx/HfOx RRAM device with excellent switching uniformity and reliability for

high-density cross-point memory applications //Electron Devices Meeting (IEDM), 2010 IEEE International. - IEEE 2010. - p. 19.5. 1-19.5. 4.

46. Kaeriyama S., Sakamoto T., Sunamura H., Mizuno M., Kawaura H., Hasegawa T., ... Aono M. A nonvolatile programmable solid-electrolyte nanometer switch //IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2005. - Т. 40. - №. 1. - p. 168-176.

47. Kozicki M. N., Yun M., Hilt L., Singh A. Applications of programmable resistance changes in metal-doped chalcogenides //Pennington NJ USA: Electrochem. Soc.

- 1999. - p. 298-309.

48. Hasegawa T., Nayak A., Ohno T., Terabe K., Tsuruoka T., Gimzewski J. K., Aono M. Memristive operations demonstrated by gap-type atomic switches //Applied Physics A. - 2011. - Т. 102. - №. 4. - p. 811-815.

49. Mizukami T., Miyato Y., Kobayashi K., Matsushige K., Yamada H. Resistive switching effects in single metallic tunneling junction with nanometer-scale gap //Applied Physics Letters. - 2011. - Т. 98. - №. 8. - p. 083120.

50. Waser R., Aono M. Nanoionics-based resistive switching memories //Nature materials. - 2007. - Т. 6. - №. 11. - p. 833-840.

51. Jang W. Y. Resistance random access memory : пат. 6946702 США. - 2005.

52. Waser R. Resistive non-volatile memory devices //Microelectronic Engineering.

- 2009. - Т. 86. - №. 7. - p. 1925-1928.

53. Yang J. J., Borghetti J., Murphy D., Stewart D. R., Williams R. S. A family of electronically reconfigurable nanodevices //Advanced materials. - 2009. - Т. 21. - №. 37.

- p. 3754-3758.

54. Chiu F. C. A review on conduction mechanisms in dielectric films //Advances in Materials Science and Engineering. - 2014. - Т. 2014.

55. Kim Y. M., Lee J. S. Reproducible resistance switching characteristics of hafnium oxide-based nonvolatile memory devices //Journal of Applied Physics. - 2008. -Т. 104. - №. 11. - p. 114115.

56. Chang W. Y., Lai Y. C., Wu T. B., Wang S. F., Chen F., Tsai M. J. Unipolar resistive switching characteristics of ZnO thin films for nonvolatile memory applications //Applied Physics Letters. - 2008. - T. 92. - №. 2. - p. 022110.

57. Lin C. Y., Wang S. Y., Lee D. Y., Tseng T. Y. Electrical properties and fatigue behaviors of ZrO2 resistive switching thin films //Journal of The Electrochemical Society.

- 2008. - T. 155. - №. 8. - p. H615-H619.

58. Wei Z., Kanzawa Y., Arita K., Katoh Y., Kawai K., Muraoka S., ... Mikawa T. Highly reliable TaOxReRAM and direct evidence of redox reaction mechanism //Electron Devices Meeting 2008. IEDM 2008. IEEE International. - IEEE 2008. - p. 1-4.

59. Yu S., Guan X., Wong H. S. P. Conduction mechanism of TiN/HfOx/Pt resistive switching memory: A trap-assisted-tunneling model //Applied Physics Letters. - 2011. - T. 99. - №. 6. - p. 063507.

60. Liu Q., Guan W., Long S., Jia R., Liu M., Chen J. Resistive switching memory effect of ZrO2 films with Zr+ implanted //Applied physics letters. - 2008. - T. 92. - №. 1.

- p. 012117.

61. Zhou Q., Zhai J. HfOx bipolar resistive memory with robust endurance using ZrN x as buttom electrode //Applied Surface Science. - 2013. - T. 284. - p. 644-650.

62. Russo U., Ielmini D., Cagli C., Lacaita A. L. Self-accelerated thermal dissolution model for reset programming in unipolar resistive-switching memory (RRAM) devices //IEEE Transactions on Electron Devices. - 2009. - T. 56. - №. 2. - p. 193-200.

63. Lee H. D., Magyari-Kope B., Nishi Y. Model of metallic filament formation and rupture in NiO for unipolar switching //Physical Review B. - 2010. - T. 81. - №. 19. - p. 193202.

64. Yang J. J., Pickett M. D., Li X., Ohlberg D. A., Stewart D. R., Williams R. S. Memristive switching mechanism for metal/oxide/metal nanodevices //Nature nanotechnology. - 2008. - T. 3. - №. 7. - p. 429-433.

65. Avilov V. I., Polupanov N. V., Tominov R. V., Smirnov V. A., Ageev O. A. Scanning probe nanolithography of resistive memory element based on titanium oxide memristor structures //IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - IOP Publishing 2017. - T. 256. - №. 1. - p. 012001.

66. Yang J. J., Strukov D. B., Stewart D. R. Memristive devices for computing //Nature nanotechnology. - 2013. - T. 8. - №. 1. - p. 13-24.

67. Yu S., Wong H. S. P. A phenomenological model for the reset mechanism of metal oxide RRAM //IEEE Electron Device Letters. - 2010. - T. 31. - №. 12. - p. 14551457.

68. Miao F., Strachan J. P., Yang J. J., Zhang M. X., Goldfarb I., Torrezan A. C., ... Williams R. S. Anatomy of a Nanoscale Conduction Channel Reveals the Mechanism of a High-Performance Memristor //Advanced materials. - 2011. - T. 23. - №. 47. - p. 56335640.

69. Kwon D. H., Kim K. M., Jang J. H., Jeon J. M., Lee M. H., Kim G. H., ... Kim M. Atomic structure of conducting nanofilaments in TiO2 resistive switching memory //Nature nanotechnology. - 2010. - T. 5. - №. 2. - p. 148-153.

70. Chang S. H., Chae S. C., Lee S. B., Liu C., Noh T. W., Lee J. S., ... Jung C. U. Effects of heat dissipation on unipolar resistance switching in PtNiO/Pt capacitors //Applied Physics Letters. - 2008. - T. 92. - №. 18. - p. 183507.

71. Pickett M. D., Borghetti J., Yang J. J., Medeiros-Ribeiro G., Williams R. S. Coexistence of Memristance and Negative Differential Resistance in a Nanoscale Metal-Oxide-Metal System //Advanced Materials. - 2011. - T. 23. - №. 15. - p. 1730-1733.

72. Chen Y. S., Kang J. F., Chen B., Gao B., Liu L. F., Liu X. Y., ... Chen Q. Microscopic mechanism for unipolar resistive switching behaviour of nickel oxides //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2012. - T. 45. - №. 6. - p. 065303.

73. Gao B., Kang J. F., Chen Y. S., Zhang F. F., Chen B., Huang P., ... Wang Z. R. Oxide-based RRAM: Unified microscopic principle for both unipolar and bipolar

switching //Electron Devices Meeting (IEDM), 2011 IEEE International. - IEEE 2011. - p. 17.4. 1-17.4. 4.

74. Calka P., Martinez E., Delaye V., Lafond D., Audoit G., Mariolle D., ... Guedj C. Chemical and structural properties of conducting nanofilaments in TiN/HfO2-based resistive switching structures //Nanotechnology. - 2013. - T. 24. - №. 8. - p. 085706.

75. Ielmini D., Nardi F., Cagli C. Physical models of size-dependent nanofilament formation and rupture in NiO resistive switching memories //Nanotechnology. - 2011. - T. 22. - №. 25. - p. 254022.

76. Ielmini D. Resistive switching memories based on metal oxides: mechanisms reliability and scaling //Semiconductor Science and Technology. - 2016. - T. 31. - №. 6. -p. 063002.

77. Wang G., Long S., Zhang M., Li Y., Xu X., Liu H., ... Lu, H. Operation methods of resistive random access memory //Science China Technological Sciences. -2014. - T. 57. - №. 12. - p. 2295-2304.

78. Chang W. Y., Cheng K. J., Tsai J. M., Chen H. J., Chen F., Tsai M. J., Wu T. B. Improvement of resistive switching characteristics in TiO2 thin films with embedded Pt nanocrystals //Applied Physics Letters. - 2009. - T. 95. - №. 4. - p. 042104.

79. Strachan J. P., Yang J. J., Montoro L. A., Ospina C. A., Ramirez A. J., Kilcoyne A. L. D., ... Williams R. S. Characterization of electroforming-free titanium dioxide memristors //Beilstein journal of nanotechnology. - 2013. - T. 4. - p. 467.

80. Shkabko A., Aguirre M. H., Marozau I., Lippert T., Weidenkaff A. Measurements of current-voltage-induced heating in the Al/SrTiO3- x N y/Al memristor during electroformation and resistance switching //Applied physics letters. - 2009. - T. 95. - №. 15. - p. 152109.

81. Lee S., Sangle A., Lu P., Chen A., Zhang W., Lee J. S., ... MacManus-Driscoll J. L. Novel Electroforming-Free Nanoscaffold Memristor with Very High Uniformity Tunability and Density //Advanced materials. - 2014. - T. 26. - №. 36. - p. 6284-6289.

82. Yang J. J., Miao F., Pickett M. D., Ohlberg D. A., Stewart D. R., Lau C. N., Williams R. S. The mechanism of electroforming of metal oxide memristive switches //Nanotechnology. - 2009. - T. 20. - №. 21. - p. 215201.

83. Luo W. C., Lin K. L., Huang J. J., Lee C. L., Hou T. H. Rapid prediction of RRAM RESET-state disturb by ramped voltage stress //IEEE Electron Device Letters. -2012. - T. 33. - №. 4. - p. 597-599.

84. Long S., Perniola L., Cagli C., Buckley J., Lian X., Miranda E., ... Sune, J. Voltage and power-controlled regimes in the progressive unipolar RESET transition of HfO2-based RRAM //Scientific reports. - 2013. - T. 3.

85. Tang D., Li Y., Zhang G., He C., Fan Y. Single event upset sensitivity of 45 nm FDSOI and SOI FinFET SRAM //Science China Technological Sciences. - 2013. - T. 56. - №. 3. - p. 780-785.

86. Shang D. S., Wang Q., Chen L. D., Dong R., Li X. M., Zhang W. Q. Effect of carrier trapping on the hysteretic current-voltage characteristics in Ag/La0.7Ca0.3MnO3/ Pt heterostructures //Physical Review B. - 2006. - T. 73. - №. 24. - p. 245427.

87. Russo U., Cagli C., Spiga S., Cianci E., Ielmini D. Impact of electrode materials on resistive-switching memory programming //IEEE Electron Device Letters. - 2009. - T. 30. - №. 8. - p. 817-819.

88. Gao B., Chang W. Y., Sun B., Zhang H. W., Liu L. F., Liu X. Y., ... Kang J. F.Identification and application of current compliance failure phenomenon in RRAM device //VLSI Technology Systems and Applications (VLSI-TSA), 2010 International Symposium on. - IEEE 2010. - p. 144-145.

89. Yu S., Wong H. S. P. Compact modeling of conducting-bridge random-access memory (CBRAM) //IEEE Transactions on Electron devices. - 2011. - T. 58. - №. 5. - p. 1352-1360.

90. Oliver S. M., Fairfield J. A., Bellew A. T., Lee S., Champlain J. G., Ruppalt L. B., ... Vora P. M. Quantum point contacts and resistive switching in Ni/NiO nanowire junctions //Applied Physics Letters. - 2016. - T. 109. - №. 20. - p. 203101.

91. Goux L., Czarnecki P., Chen Y. Y., Pantisano L., Wang X., Degraeve R., ... Altimime L. Evidences of oxygen-mediated resistive-switching mechanism in TiN\HfO2\Pt cells //Applied Physics Letters. - 2010. - T. 97. - №. 24. - p. 243509.

92. Ahn S. E., Lee M. J., Park Y., Kang B. S., Lee C. B., Kim K. H., ... Xianyu W. Write current reduction in transition metal oxide based resistance change memory //Advanced materials. - 2008. - T. 20. - №. 5. - p. 924-928.

93. Gao B., Yu S., Xu N., Liu L. F., Sun B., Liu X. Y., ... Wang Y. Y.Oxide-based RRAM switching mechanism: A new ion-transport-recombination model //Electron Devices Meeting 2008. IEDM 2008. IEEE International. - IEEE 2008. - p. 1-4.

94. Lee S., Lee D., Woo J., Cha E., Song J., Park J., Hwang H. Selector-less ReRAM with an excellent non-linearity and reliability by the band-gap engineered multilayer titanium oxide and triangular shaped AC pulse //Electron Devices Meeting (IEDM), 2013 IEEE International. - IEEE 2013. - p. 10.6. 1-10.6. 4.

95. Huang P., Gao B., Chen B., Zhang F. F., Liu L. F., Du G., ... Liu X. Stochastic simulation of forming SET and RESET process for transition metal oxide-based resistive switching memory //Proc. SISPAD. - 2012. - p. 312-315.

96. Lee M. J., Lee C. B., Lee D., Lee S. R., Chang M., Hur J. H., ... Chung U. I. A fast high-endurance and scalable non-volatile memory device made from asymmetric Ta2O5- x/TaO2- x bilayer structures //Nature materials. - 2011. - T. 10. - №. 8. - p. 625.

97. Chang T. C., Chang K. C., Tsai T. M., Chu T. J., Sze S. M. Resistance random access memory //Materials Today. - 2016. - T. 19. - №. 5. - p. 254-264.

98. Gao B., Kang J. F., Chen Y. S., Zhang F. F., Chen B., Huang P., ... Wang Z. R. Oxide-based RRAM: Unified microscopic principle for both unipolar and bipolar

switching //Electron Devices Meeting (IEDM), 2011 IEEE International. - IEEE 2011. - p. 17.4. 1-17.4. 4.

99. Duncan D., Jung K., Magyari-Kope B., Nishi Y. Doping Trends in HfOx RRAM //ECS Transactions. - 2017. - T. 75. - №. 32. - p. 29-37.

100. Liu L., Chen B., Gao B., Zhang F., Chen Y., Liu X., ... Kang J. Engineering oxide resistive switching materials for memristive device application //Applied Physics A. - 2011. - T. 102. - №. 4. - p. 991-996.

101. Chiu F. C., Li P. W., Chang W. Y. Reliability characteristics and conduction mechanisms in resistive switching memory devices using ZnO thin films //Nanoscale research letters. - 2012. - T. 7. - №. 1. - p. 178.

102. Shima H., Takano F., Muramatsu H., Akinaga H., Tamai Y., Inque I. H., Takagi H. Voltage polarity dependent low-power and high-speed resistance switching in CoO resistance random access memory with Ta electrode //Applied Physics Letters. -2008. - T. 93. - №. 11. - p. 113504.

103. Chen A., Haddad S., Wu Y. C., Fang T. N., Lan Z., Avanzino S., ... Tripsas N. Non-volatile resistive switching for advanced memory applications //Electron Devices Meeting 2005. IEDM Technical Digest. IEEE International. - IEEE 2005. - p. 746-749.

104. Chen L., Xu Y., Sun Q. Q., Zhou P., Wang P. F., Ding S. J., Zhang D. W. Atomic-layer-deposited HfLaO-based resistive switching memories with superior performance //IEEE Electron Device Letters. - 2010. - T. 31. - №. 11. - p. 1296-1298.

105. Lee H. Y., Chen P. S., Wu T. Y., Chen Y. S., Wang C. C., Tzeng P. J., ... Tsai M. J. Low power and high speed bipolar switching with a thin reactive Ti buffer layer in robust HfO2 based RRAM //Electron Devices Meeting 2008. IEDM 2008. IEEE International. - IEEE 2008. - p. 1-4.

106. Yoshida C., Tsunoda K., Noshiro H., Sugiyama Y. High speed resistive switching in PfrTiO2/TiN film for nonvolatile memory application //Applied Physics Letters. - 2007. - T. 91. - №. 22. - p. 223510.

107. Zhang H., Liu L., Gao B., Qiu Y., Liu X., Lu J., ... Yu B. Gd-doping effect on performance of HfO2 based resistive switching memory devices using implantation approach //Applied Physics Letters. - 2011. - T. 98. - №. 4. - p. 042105.

108. Cao X., Li X., Gao X., Yu W., Liu X., Zhang Y., ... Cheng X. Forming-free colossal resistive switching effect in rare-earth-oxide Gd2O3 films for memristor applications //Journal of Applied Physics. - 2009. - T. 106. - №. 7. - p. 073723.

109. Kim Y. M., Lee J. S. Reproducible resistance switching characteristics of hafnium oxide-based nonvolatile memory devices //Journal of Applied Physics. - 2008. -T. 104. - №. 11. - p. 114115.

110. Gao X., Xia Y., Xu B., Kong J., Guo H., Li K., ... Liu Z.Unipolar resistive switching behaviors in amorphous lutetium oxide films //Journal of Applied Physics. -2010. - T. 108. - №. 7. - p. 074506.

111. Baek I. G., Lee M. S., Seo S., Lee M. J., Seo D. H., Suh D. S., ... Chung U. I. Highly scalable nonvolatile resistive memory using simple binary oxide driven by asymmetric unipolar voltage pulses //Electron Devices Meeting 2004. IEDM Technical Digest. IEEE International. - IEEE 2004. - p. 587-590.

112. Zhang L., Huang R., Zhu M., Qin S., Kuang Y., Gao D., ... Wang Y. Unipolar TaO Based Resistive Change Memory Realized With Electrode Engineering //IEEE Electron Device Letters. - 2010. - T. 31. - №. 9. - p. 966-968.

113. Shima H., Takano F., Muramatsu H., Akinaga H., Inoue I. H., Takagi H. Control of resistance switching voltages in rectifying PfrTiOx/Pt trilayer //Applied Physics Letters. - 2008. - T. 92. - №. 4. - p. 043510.

114. Chien W. C., Chen Y. C., Lai E. K., Yao Y. D., Lin P., Horng S. F., ... Shih Y. H.Unipolar Switching Behaviors of RTO RRAM //IEEE Electron Device Letters. - 2010. - T. 31. - №. 2. - p. 126-128.

115. Oligschlaeger R., Waser R., Meyer R., Karthauser S., Dittmann R. Resistive switching and data reliability of epitaxial (Ba Sr) TiO3 thin films //Applied Physics Letters. - 2006. - T. 88. - №. 4. - p. 042901.

116. Ignatiev A., Wu N. J., Chen X., Liu S. Q., Papagianni C., Strozier J.Resistance switching in perovskite thin films //physica status solidi (b). - 2006. - T. 243. - №. 9. - p. 2089-2097.

117. Seong D. J., Hassan M., Choi H., Lee J., Yoon J., Park J. B., ... Hwang H. Resistive-Switching Characteristics of Al/Pr0.7Ca0.3MnO3/Pt for Nonvolatile Memory Applications //IEEE Electron Device Letters. - 2009. - T. 30. - №. 9. - p. 919-921.

118. Watanabe Y., Bednorz J., Bietsch A., Gerber C., Widmer D., Beck A., Wind S. J. Current-driven insulator-conductor transition and nonvolatile memory in chromium-doped SrTiO3 single crystals //Applied Physics Letters. - 2001. - T. 78. - №. 23. - p. 3738-3740.

119. Sim H., Choi H., Lee D., Chang M., Choi D., Son Y., ... Hwang H. Excellent resistance switching characteristics of Pt/SrTiO/sub 3/schottky junction for multi-bit nonvolatile memory application //Electron Devices Meeting 2005. IEDM Technical Digest. IEEE International. - IEEE 2005. - p. 758-761.

120. Beck A., Bednorz J. G., Gerber C., Rossel C., Widmer D. Reproducible switching effect in thin oxide films for memory applications //Applied Physics Letters. -2000. - T. 77. - №. 1. - p. 139-141.

121. Liu C. Y., Wu P. H., Wang A., Jang W. Y., Young J. C., Chiu K. Y., Tseng T. Y. Bistable resistive switching of a sputter-deposited Cr-doped SrZrO/sub 3/memory film //IEEE electron device letters. - 2005. - T. 26. - №. 6. - p. 351-353.

122. Ozgur U., Alivov Y. I., Liu C., Teke A., Reshchikov M., Dogan S., ... Morko?, H. A comprehensive review of ZnO materials and devices //Journal of applied physics. -2005. - T. 98. - №. 4. - p. 11.

123. Cho A. Y., Arthur J. R. Molecular beam epitaxy //Progress in solid state chemistry. - 1975. - Т. 10. - p. 157-191.

124. Joyce B. A. Molecular beam epitaxy //Reports on Progress in Physics. - 1985.

- Т. 48. - №. 12. - p. 1637.

125. Ritala M., Niinisto J. Atomic layer deposition //Chemical Vapor Deposition: Precursors Processes and Application. - 2009. - p. 158-206.

126. Park J. H., Sudarshan T. S. (ed.). Chemical vapor deposition. -ASM international 2001.-Т.2.

127. Crawley J. A., Saywell V. J. Chemical vapor deposition : пат. 5871586 США.

- 1999.

128. Kelly P. J., Arnell R. D. Magnetron sputtering: a review of recent developments and applications //Vacuum. - 2000. - Т. 56. - №. 3. - p. 159-172.

129. Tigau N., Ciupina V., Prodan G., Rusu G. I., Vasile E.Structural characterization of polycrystalline Sb2O3 thin films prepared by thermal vacuum evaporation technique //Journal of crystal growth. - 2004. - Т. 269. - №. 2. - p. 392-400.

130. Sirimanne P. M., Rusop M., Shirata T., Soga T., Jimbo T. Characterization of transparent conducting CuI thin films prepared by pulse laser deposition technique //Chemical Physics Letters. - 2002. - Т. 366. - №. 5. - p. 485-489.

131. Zheng B. J., Lian J. S., Zhao L., Jiang Q.Optical and electrical properties of In-doped CdO thin films fabricated by pulse laser deposition //Applied Surface Science. -2010. - Т. 256. - №. 9. - p. 2910-2914.

132. Giannuzzi L. A. et al. (ed.). Introduction to focused ion beams: instrumentation theory techniques and practice. - Springer Science Business Media 2006.

133. Giannuzzi L. A., Stevie F. A. A review of focused ion beam milling techniques for TEM specimen preparation //Micron. - 1999. - Т. 30. - №. 3. - p. 197-204.

134. Chou S. Y., Krauss P. R., Renstrom P. J. Nanoimprint lithography //Journal of Vacuum Science Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing Measurement and Phenomena. - 1996. - Т. 14. - №. 6. - p. 4129-4133.

135. Guo L. J. Nanoimprint lithography: methods and material requirements //Advanced materials. - 2007. - Т. 19. - №. 4. - p. 495-513.

136. Morris A. G. Nanolithography using an atomic force microscope. - 2002.

137. Авилов В. И., Агеев O. А., Коноплев Б. Г., Смирнов В. А., Солодовник М. С., Цуканова, О. Г. Исследование фазового состава наноразмерных структур, полученных локальным анодным окислением пленок титана //Физика и техника полупроводников. - 2016. - Т. 50. - №. 5. - С. 612-618.

138. Авилов В. И., Агеев О. А., Блинов Ю. Ф., Коноплев Б. Г., Поляков В. В., Смирнов В. А., Цуканова О. Г. Моделирование процесса формирования оксидных наноразмерных структур методом локального анодного окисления поверхности металла //Журнал технической физики. - 2015. - Т. 85. - №. 5. - С. 88.

139. Агеев О. А., Смирнов В. А. Методика выполнения измерений геометрических параметров массивов оксидных наноразмерных структур методом атомно-силовой микроскопии. - 2009.

140. Kleineberg U., Brechling A., Sundermann M., Heinzmann U. STM Lithography in an Organic Self-Assembled Monolayer //Advanced Functional Materials. -2001. - Т. 11. - №. 3. - p. 208-212.

141. Piner R. D., Zhu J., Xu F., Hong S., Mirkin C. A. " Dip-pen" nanolithography //science. - 1999. - Т. 283. - №. 5402. - p. 661-663.

142. Lee K. B., Park S. J., Mirkin C. A., Smith J. C., Mrksich M. Protein nanoarrays generated by dip-pen nanolithography //Science. - 2002. - Т. 295. - №. 5560. - p. 17021705.

143. Porter L. A., Ribbe A. E., Buriak J. M. Metallic nanostructures via static plowing lithography //Nano Letters. - 2003. - Т. 3. - №. 8. - p. 1043-1047.

144. Heyde M., Rademann K., Cappella B., Geuss M., Sturm H., Spangenberg T., Niehus H. Dynamic plowing nanolithography on polymethylmethacrylate using an atomic force microscope //Review of Scientific Instruments. - 2001. - T. 72. - №. 1. - p. 136-141.

145. Klimin V. S., Tominov R. V., Eskov A. V., Krasnoborodko S. Y., Ageev O. A. A study of the vertical walls and the surface roughness GaAs after the operation in the combined plasma etching //The International Conference on Micro-and Nano-Electronics

2016. - International Society for Optics and Photonics 2016. - p. 102241Z-102241Z-4.

146. Tominov R. V., Bespoludin V. V., Klimin V. S., Smirnov V. A., Ageev O. A. Profiling of nanostructures by scratching probe nanolithography and plasma chemical etching //IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - IOP Publishing

2017. - T. 256. - №. 1. - p. 012023.

147. Bukharaev A. A., Bizyaev D. A., Nurgazizov N. I., Khanipov T. F. (2012). Fabrication of magnetic micro-and nanostructures by scanning probe lithography. Russian Microelectronics 41(2), 78-84.

148. Ageev O. A., Alyab'eva N. I., Konoplev B. G., Polyakov V. V., Smirnov V. A. Photoactivation of the processes of formation of nanostructures by local anodic oxidation of a titanium film //Semiconductors. - 2010. - T. 44. - №. 13. - p. 1703-1708.

149. Ageev O. A., Balakirev S. V., Bykov A. V., Gusev E. Y., Fedotov A. A., Jityaeva J. Y., ... Krasnoborodko S. U. Development of new metamaterials for advanced element base of micro-and nanoelectronics and microsystem devices //Advanced Materials. - Springer Cham 2016. - p. 563-580.

150. A Avilov V. I., Ageev O. A., Kolomiitsev A. S., Konoplev B. G., Smirnov V. A., Tsukanova O. G. Formation of a memristor matrix based on titanium oxide and investigation by probe-nanotechnology methods //Semiconductors. - 2014. - T. 48. - №. 13. - p. 1757-1762.

151. Bizyaev D. A., Bukharaev A. A., Ziganshina S. A., Nurgazizov N. I., Khanipov T. F., Chuklanov A. P. Creation of lithographic masks using a scanning probe microscope //Russian Microelectronics. - 2015. - Т. 44. - №. 6. - p. 389-398.

152. Chen Y. J., Hsu J. H., Lin H. N. Fabrication of metal nanowires by atomic force microscopy nanoscratching and lift-off process //Nanotechnology. - 2005. - Т. 16. - №. 8. - p. 1112.

153. Akhavan O., Abdolahad M. Mechano-chemical AFM nanolithography of metallic thin films: A statistical analysis //Current Applied Physics. - 2010. - Т. 10. - №. 4. - p. 1203-1210.

154. Simmons J. G. Richardson-Schottky effect in solids //Physical Review Letters. - 1965. - Т. 15. - №. 25. - p. 967.

155. Chiu F. C., Lin Z. H., Chang C. W., Wang C. C., Chuang K. F., Huang C. Y., ... Hwang H. L. Electron conduction mechanism and band diagram of sputter-deposited Al/ Zr O 2/ Si structure //Journal of applied physics. - 2005. - Т. 97. - №. 3. - p. 034506.

156. Chiu F. C. Interface characterization and carrier transportation in metal/Hf O 2/silicon structure //Journal of Applied Physics. - 2006. - Т. 100. - №. 11. - p. 114102.

157. Lee W. C., Hu C. Modeling CMOS tunneling currents through ultrathin gate oxide due to conduction-and valence-band electron and hole tunneling //IEEE Transactions on Electron Devices. - 2001. - Т. 48. - №. 7. - p. 1366-1373.

158. Hamann C., Burghardt H., Frauenheim T. Electrical conduction mechanisms in solids. - Vch Pub 1988.

159. Chiu F. C., Lai C. M. Optical and electrical characterizations of cerium oxide thin films //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2010. - Т. 43. - №. 7. - p. 075104.

160. Khairurrijal Mizubayashi W., Miyazaki S., Hirose M. Analytic model of direct tunnel current through ultrathin gate oxides //Journal of Applied Physics. - 2000. - Т. 87. -№. 6. - p. 3000-3005.

161. Mott N. F., Davis E. A. Electronic processes in non-crystalline materials. -OUP Oxford 2012.

162. Lee J. Y. M., Chiu F. C., Juan P. C. The application of high-dielectric-constant and ferroelectric thin films in integrated circuit technology //Handbook of Nanoceramics and Their Based Nanodevices. Volume. - 2009. - Т. 4.

163. Chiu F. C., Lee C. Y., Pan T. M. Current conduction mechanisms in Pr 2 O 3/oxynitride laminated gate dielectrics //Journal of Applied Physics. - 2009. - Т. 105.

164. Lee J. Y. M., Chiu F. C., Juan P. C. The application of high-dielectric-constant and ferroelectric thin films in integrated circuit technology //Handbook of Nanoceramics and Their Based Nanodevices. Volume. - 2009. - Т. 4.

165. Chiu F. C., Li P. W., Chang W. Y. Reliability characteristics and conduction mechanisms in resistive switching memory devices using ZnO thin films //Nanoscale research letters. - 2012. - Т. 7. - №. 1. - p. 178.

166. Chiu F. C., Chou H. W., Lee J. Y. Electrical conduction mechanisms of metal/ La 2 O 3/Si structure //Journal of applied physics. - 2005. - Т. 97. - №. 10. - p. 103503.

167. Майер Р. В. Задачи, алгоритмы, программы [Электронный ресурс] //Режим доступа: URL: http://maier-rv. glazov. net (mayer. hop. ru). - 2010.

168. Воробьев Г. А. и др. Физика диэлектриков //Томск: Изд-во ТПУ. - 2003. -Т. 244.

169. Padovani A., Larcher L., Pirrotta O., Vandelli L., Bersuker G. Microscopic modeling of HfO x RRAM operations: From forming to switching //IEEE Transactions on electron devices. - 2015. - Т. 62. - №. 6. - p. 1998-2006.

170. Смирнов В.А., Томинов Р.В., Авилов В.И., Алябьева Н.И.,. Вакулов З.Е,. Замбург Е.Г, Хахулин Д.А.,. Агеев О.А Исследование мемристорного эффекта в нанокристаллических пленках ZnO // Физика и техника полупроводников - 2019 -№1 - C. 77-83.

171. Shandyba N. A., Panchenko I. V., Tominov R. V., Smirnov V. A., Pelipenko M. I., Zamburg E. G., Chu Y. H. Size effect on memristive properties of nanocrystalline ZnO film for resistive synaptic devices //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing 2018. - Т. 1124. - №. 8. - p. 081036.

172. Khakhulin D. A., Vakulov Z. E., Smirnov V. A., Tominov R. V., Yoon J. G., Ageev O. A. Resistive switching in ZnO/ZnO: In nanocomposite //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing 2017. - Т. 917. - №. 9. - p. 092008.

173. Sung I. H., Kim D. E. Nano-scale patterning by mechano-chemical scanning probe lithography //Applied surface science. - 2005. - Т. 239. - №. 2. - p. 209-221.

174. Acikgoz C., Hempenius M. A., Huskens J., Vancso G. J. Polymers in conventional and alternative lithography for the fabrication of nanostructures //European polymer journal. - 2011. - Т. 47. - №. 11. - p. 2033-2052.

175. Bouchiat V., Esteve D. Lift-off lithography using an atomic force microscope //Applied physics letters. - 1996. - Т. 69. - №. 20. - p. 3098-3100.

176. Bizyaev D. A., Bukharaev A. A., Lebedev D. V., Nurgazizov N. I., Khanipov T. F. Nickel nanoparticles and nanowires obtained by scanning probe lithography using point indentation technique //Technical Physics Letters. - 2012. - Т. 38. - №. 7. - p. 645648.

177. Akhavan O., Abdolahad M. Physical bounds of metallic nanofingers obtained by mechano-chemical atomic force microscope nanolithography //Applied Surface Science. - 2009. - Т. 255. - №. 6. - p. 3513-3517.

178. Tang Q., Shi S. Q., Zhou L. Nanofabrication with atomic force microscopy //Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2004. - Т. 4. - №. 8. - p. 948-963.

179. Da Yan Y., Da Gao W., Hu Z. J., Zhao X. S., Yan J. C. Polymer nanostructured components machined directly by the atomic force microscopy scratching method //International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. - 2012. - Т. 13. - №. 2. - p. 269-273.

180. Bizyaev D. A., Bukharaev A. A., Ziganshina S. A., Nurgazizov N. I., Khanipov T. F., Chuklanov A. P. Creation of lithographic masks using a scanning probe microscope //Russian Microelectronics. - 2015. - Т. 44. - №. 6. - p. 389-398.

181. Моро У. // Микролитография: принципы, методы, материалы. Часть 1. М.: Мир. 1990. С. 607

182. Мартынов В.В., Базарова Т.Е. // Литографические процессы. М.:Высш.шк. 1990. С. 128.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Акты о внедрении и использовании результатов диссертационной работы

о внедрении результатов, полученных в диссертационной работе Томинова Р.В., в учебный процесс кафедры Нанотехнологий и микросистемной техники Южного

федерального университета

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной работы Томинова Романа Викторовича «Разработка и исследование технологических основ формирования элементов резистивной памяти на основе нанокристаллических пленок оксида цинка для нейроморфных систем» используются в учебном процессе кафедры Нанотехнологий и микросистемной техники (НТ МСТ) ЮФУ.

Разработанная модель закономерностей формирования кислородных вакансий в объеме пленки оксида цинка с учетом основных механизмов проводимости, толщины пленки оксида цинка, и времени электроформовки, а также режимы силовой зондовой нанолитографии полимерных пленок на основе фоторезиста ФП-383 с учетом влияния основных управляющих параметров метода и формы острия зонда использованы при подготовке руководства к выполнению лабораторных работ с использованием зондовой нан о лаборатории Ntegra.

Результаты диссертационной работы Томинова Р.В. внедрены в учебный процесс кафедры НТ МСТ, их использование при чтении курсов лекций «Процессы микро- и нанотехнологии», «Микро- и нанотехнологии в электронике» позволило повысить уровень подготовки студентов по направлениям 28.03.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника» и 28.04.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника». Также результаты были использованы при подготовке бакалаврских выпускных квалификационных работ.

Председатель

АКТ

учебно-методического

совета ИНЭП к.т.н., доцент

В.С. Климин

к.т.н. доцент

Зав. кафедрой НТ МСТ

А.С. Коломийцев

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Томинова Р.В. на тему «Разработка и исследование технологических основ формирования элементов резистивной памяти на основе нанокристаллических пленок оксида цинка для нейроморфных систем» в научно-исследовательских работах кафедры Нанотехнологий и микросистемной техники Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета

Мы, нижеподписавшиеся, зам. директора ИНЭП по научной работе, к.т.н., доцент Солодовник М.С. и зав. каф. НТ МСТ, к.т.н., доцент Коломийцев A.C. составили настоящий акт о том, что в научно-исследовательских работах РФФИ №16-32-00069, Грант Президента РФ №075-02-2018-129, в период с 2015 г. по 2019 г. использованы следующие результаты диссертационной работы Томинова Р.В.:

- Модель закономерностей формирования кислородных вакансий в объеме пленки оксида цинка с учетом основных механизмов проводимости, толщины пленки оксида цинка, и времени электроформовки;

- Закономерности эффекта резистивного переключения в нанокристаллических пленках оксида цинка с учетом толщины пленки, электрофизических параметров, времени электроформовки и материала нижнего контакта;

- Режимы силовой зондовой нанолитографии полимерных пленок на основе фоторезиста ФП-383 с учетом влияния основных управляющих параметров метода и формы острия зонда.

Зам. директора ИНЭП по научной работе к.т.н., доцент

М. С. Солодовник

Зав. кафедрой НТ МСТ к.т.н. доцент

А. С. Коломийцев

Общество с ограниченной ответственностью «ЦЕНТР НАНОТЕХНОЛОГИЙ»

347900, Ростовская обл., г, Таганрог, пер. Тургеневский, 16 Тел.: [phone], E-mail: [e-mail] ОГРН 1106154001360, ИНН / КПП 6154565347 /615401001, ОКПО 65405297

об использовании в научно-исследовательских и опытно-конструкторских

работах ООО «Центр нанотехнологий» результатов диссертационной работы Томинова Р.В. «Разработка и исследование технологических основ формирования элементов резистивной памяти на основе нанокристаллических пленок оксида цинка для нейроморфных систем»

Настоящим актом подтверждается, что при выполнении в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах в период 2015-2019гг. использованы результаты экспериментальных исследований закономерностей эффекта резистивного переключения в нанокристаллических пленках оксида цинка, а также режимы силовой зондовой нанолитографии полимерных пленок на основе фоторезиста ФП-383, разработанные Томиновым Р.В. в рамках диссертационной работы «Разработка и исследование технологических основ формирования элементов резистивной памяти на основе нанокристаллических пленок оксида цинка для нейроморфных систем».

АКТ

Директор ООО «Центр нанотехнологий д.т.н., проф.