Improved reliability and stability of IGZO memristors performance for artificial intelligent (AI) applications

• Autor(a) principal: Mingates, Tomás Emanuel Neca Adão Miranda
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/162509
• topic: amorphous oxide semiconductor (AOS); IGZO; neuromophic computing; parylene-C; resistive switching devices; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Nanotecnologia

A rápida expansão das aplicações de internet-das-coisas (IoT) e inteligência artificial exige um processamento eficiente de dados, impulsionando uma transição de arquiteturas de computação convencionais para superar limitações de tempo e energia. À medida que a miniaturização enfrenta limitações físicas, paradigmas alternativos, como a computação in-memory, que imita o comportamento sinapse-neurónio semelhante ao cérebro, têm emergido. Este estudo explora o aprimoramento do desempenho elétrico de dispositivos de comutação resistiva baseados em óxido de índio-gálio-zinco (IGZO), produzidos por métodos de deposição física de vapor a temperatura ambiente, com foco na retenção, atribuindo também grande relevância à sua razão de condutância, confiabilidade e resposta a esquemas de pulsos. Vários parâmetros foram investigados, incluindo proporções de composição da camada ativa, tratamentos de oxigénio no contacto inferior e diferentes materiais de elétrodo, molibdénio e alumínio. As descobertas-chave indicam que o tratamento com oxigénio e a composição alvo de IGZO influenciam significativamente as características do memristor, nomeadamente nas razões de condutância e retificação, as quais foram melhoradas com o uso de um tratamento alternativo de plasma de oxigénio a uma pressão mais elevada. O recozimento como tratamento com oxigénio resultou num contacto quase óhmico sem comutação resistiva. As tentativas de resolver a baixa retenção usando alumínio como um contacto de baixo alternativo foram frutíferas; no entanto, levaram à perda do comportamento analógico confiável verificado ao usar molibdénio. Os resultados alcançados estão em linha com o estado-da-arte, uma vez que não foram realizadas melhorias inovadoras. No entanto, é provável que este tratamento alternativo de plasma seja implementado daqui em diante.