Memória de Nanogap Metálico: Desempenhos e Mecanismo de Comutação

O dispositivo de memória de nanogap (NGM), emergindo como um promissor candidato a memória não volátil, tem atraído crescente atenção por sua estrutura simples, tamanho em escala nano/atômica, alta velocidade de operação e robustez a altas temperaturas. Neste estudo, memórias de nanogap baseadas em Pd, Au e Pt foram fabricadas combinando nanotecnologia com tecnologia de eletromigração. Avaliações subsequentes das características elétricas foram realizadas em condições de ar ambiente ou vácuo à temperatura ambiente. A investigação revelou desafios persistentes associados aos dispositivos de NGM de metal, incluindo (1) tempo de operação SET prolongado em comparação ao RESET, (2) a potencial geração de bits de erro ao aumentar as velocidades de comutação, e (3) suscetibilidade à degradação durante ciclos de programação/eliminação. Embora esses problemas tenham sido encontrados por predecessores no desenvolvimento de dispositivos NGM, as causas subjacentes permaneceram elusivas. Empregando simulação de dinâmica molecular (MD), pela primeira vez, revelamos os processos dinâmicos dos dispositivos NGM durante as operações de SET e RESET. A simulação de MD destaca que o ajuste do espaço do gap de tunelamento na memória de nanogap ocorre principalmente através de migração atômica ou evaporação por campo. Esse processo dinâmico permite que o dispositivo transite entre o estado de alta resistência (HRS) e o estado de baixa resistência (LRS). O mecanismo identificado fornece uma visão sobre as origens dos desafios mencionados. Além disso, o estudo propõe um método eficaz para melhorar a durabilidade dos dispositivos NGM com base no mecanismo elucidado.