Методы повышения эффективности процесса электроформовки открытых “сэндвич”-структур металл–диэлектрик–металл

“Cэндвич”-структуры металл–диэлектрик–металл с открытой в газовую среду поверхностью торца пленки диэлектрика (изолирующей щелью) изготавливали по тонкопленочной технологии. Электроформовка, состоящая в подаче напряжения по определенному алгоритму, вызывает образование частиц проводящей фазы за счет деструкции органических молекул, адсорбированных на открытой поверхности диэлектрика, электронным ударом при прохождении тока. Накопление частиц приводит к возникновению связного проводящего кластера — углеродистой проводящей среды — и формированию в изолирующей щели проводящей наноструктуры, обладающей свойствами мемристора. Практическое использование таких структур лимитируется низкой эффективностью электроформовки: относительно большими временами процесса (порядка нескольких секунд) и повышенной вероятностью возникновения электрического пробоя структуры. Приведены несколько способов повышения эффективности процесса электроформовки. Во-первых, использование правильной полярности напряжения в открытой “сэндвич”-структуре TiN–SiO₂–W, когда W должен быть анодом, что резко уменьшает вероятность пробоя. Во-вторых, применение двухстадийной электроформовки: сначала зарождение каналов проводимости в “безмасляном” вакууме после отжига в нем, при этом напряжение может подаваться параллельно на большое число структур, а затем — в “масляном” вакууме, содержащем органические молекулы, при значительно меньших напряжениях и экспозициях. В-третьих, замена вольфрамового анода на молибденовый, что, при сохранении достоинств вольфрама, приводит к увеличению начальной проводимости открытой “сэндвич”-структуры (TiN–SiO₂–Mo) на несколько порядков, а значит, к ускорению процесса электроформовки и уменьшению используемых напряжений.