Überwindung des aktuellen Erhaltungsdilemmas in ionenbasierten resistiven Schaltgeräten unter Verwendung von Graphen mit kontrollierten Defekten

Ionenbasierte resistive Schaltgeräte (RS), die von der Bildung/Lösung von leitenden Filamenten (CF) dominiert werden, werden weitgehend für die ultrahochdichte nichtflüchtige Speicheranwendung in Betracht gezogen. Das aktuelle Erhaltungsdilemma, dass die Stabilität der CF stark abnimmt, wenn der Compliance-Strom verringert wird, macht es jedoch schwierig, den Betriebsstrom für Speicheranwendungen zu senken und den Antriebstrom für Selektoranwendungen zu erhöhen. Durch die Zentralisierung/Dezentralisierung der CF-Verteilung wird dieses aktuelle Erhaltungsdilemma ionenbasierter RS-Geräte erstmals überwunden. Durch die Nutzung der Undurchlässigkeit von Graphen kann der Ioneninjektionspfad zur RS-Schicht gut durch strukturell defektes Graphen moduliert werden, was zu einer Kontrolle der Anzahl und Größe der CF führt. Durch Graphenfehlertechnik werden ein Speicher mit niedrigem Betriebstrom (≈1 µA) und ein Selektor mit hohem Antriebstrom (≈1 mA) erfolgreich im selben Materialsysten realisiert. Basierend auf systematischen Materialanalysen ist der Durchmesser der CF, der durch die Größe der Graphenfehler moduliert wird, der Hauptfaktor für die CF-Stabilität. Der Durchbruch bei der Lösung des aktuellen Erhaltungsdilemmas wird die zukünftige Implementierung einer hochdichten 3D-Integration von RS-Speichern, die gegen Übersprechprobleme immun sind, anleiten.