دیود شوتکی: دری به سوی ساخت حافظه های جدید

محققان موفق به ساخت دیودی شدند که می تواند در توسعه ی حافظه ها کمک شایانی کند.
در ساخت این دیود از لایه های نانومقیاس Pt/TiO2/Ti استفاده شده است.

نوآوری در فناوری اطلاعات نوین به شدت وابسته به توسعه ی حافظه های NVMs است؛ حافظه
هایی سریع تر کوچک تر با مصرف انرژی کمتر. در مقایسه با حافظه های مبتنی بر بار
الکتریکی، مانند DRAM یا فلش مموری ها ـ که با کوچک شدن عملکردشان دچار اختلال می
گردد ـ حافظه های RRAM بسیار بهتر هستند. مزیت RRAM نه تنها در ساخت و عملکرد
آنهاست بلکه این حافظه می تواند رؤیای سلول های حافظه ی سه بعدی را به عنوان بزرگ
ترین چالش در دنیای حافظه ها، به واقعیت تبدیل کند که این امر RRAM را از همه ی
رقبای خود متمایز می کند. آرایه های نوع cross-bar، بهترین ساختار پیشنهادی برای
این حافظه ها محسوب می شود. شکل فضایی موازی این آرایه ها نیازمند به کارگیری قطعه
ای است که مانع از ایجاد مشکل در فرایند خواندن شود. این قطعه ، دیود نوع شوتکی است.
این دیود به اصلاح جریان بسیار بالا و مقاومت رو به جلوی بسیار کم نیاز دارد. علاوه
بر این دمای تولید بسیار پایین (کمتر از ۴۰۰ درجه ی سانتی گراد)، برای حفظ مواد
سوئیچ کننده ی مقاومتی به کاررفته در این دیود، ضرورت دارد.

یک گروه تحقیقات کره ای از دانشگاه ملی سئول با استفاده از روش نشست لایه
ای اتمی برای ساخت این دیود اقدام و ساختار لایه ای Pt/TiO2/Ti را ایجاد
کردند. لایه ی TiO2 به عنوان نیمه هادی دارای باند گپ عریض نوعn عمل می کند؛
به طوری که Ti/TiO2 مانند تزریق کننده ی الکترون عمل می کند و TiO2/Pt نیز
بلوک کننده است. لایه های TiO2 نوع n، با روش نشست لایه ای اتمی، و لایه
های Pt و Tiبا روش اسپاترینگ ایجاد می شوند. تمام فرایند در دمای زیر ۲۰۰
درجه ی سانتی گراد ایجاد می شوند.

در کمال تعجب، دیود ساخته شده از فیلم ۱۹ نانومتری، نسبت اصلاح جریان
بالایی را از خود نشان داد که در حدود ۱۰۹ در ولتاژ تقریبی یک، است. این
مشخصات برای ساخت آرایه های نوع cross-bar کافی است؛ البته مقاومت رو به
جلوی آن به قدر کافی کم نبود؛ بنابراین دانشمندان به بررسی آن با میکروسکوپ
نیروی اتمی پرداختند. همان طور که در تصویر بالا می بینید جریان رو به جلو
فقط در برخی از نقاط سطح وجود دارد، بنابراین لازم است روی این موضوع توجه
بیشتری صورت گیرد. البته احتمال دارد با کوچک شدن اندازه ی قطعه، مقاومت رو
به جلو دست خوش تغییرات زیادی شود؛ زیرا جریان مقطعی در سطح فیلم افزایش می
یابد.

نتایج این تحقیق در نشریه ی Nanotechnology به چاپ رسیده است.