Desenvolvimento de heteroestruturas artificiais para aplicação em memórias correlacionadas por elétrons

Abstract

As memórias não voláteis RRAMs são extremamente estudadas devido a sua alta densidade de armazenamento de dados. Nos dias atuais, estudos estão focados em memórias que apresentam comutação resistiva, tal como a CeRAM. Neste tipo de memória campos elétricos ou magnéticos, luz ou pressão podem causar uma transição de fase eletrônica como mudanças na resistência elétrica, equivalente a uma transição metal-isolante. Além disso, uma de suas principais características é o comportamento inicial condutor exibido por dispositivos virgens eliminando a necessidade de eletroformação, reduzindo os níveis de tensão necessários para a operação, possibilitando operação em baixa potência e diminuindo espaços para os circuitos periféricos. Alguns problemas são encontrados no desenvolvimento de dispositivos CeRAM como formação de laminações aleatórias nos filmes finos devido as altas taxas de corrente no estado condutor e tensões de eletroformação. Esta tese procura desenvolver filmes finos heteroestruturados, formato ainda pouco estudado, com camadas alternadas de La2Ti2O7 (LTO) e Y2Ti2O7 (YTO) visando a sua avaliação para possível aplicação como memória CeRAM. Para tal realizou-se um estudo sistemático dos pós de LTO e YTO, tratados termicamente em diferentes temperaturas e atmosferas e filmes finos foram depositados por spin coating de solução precursora preparada pelo método dos precursores poliméricos. A análise dos pós indicou a formação de material monofásico, policristalino com estrutura monoclínica perovskita em camadas para o LTO e estrutura cúbica pirocloro para o YTO. Os valores da energia do band gap óptico foram estimados entre 3,70eV e 3,99eV, demonstrando que os materiais estudados são semicondutores. A morfologia superficial dos filmes finos foi observada por MFA indicando a formação de filmes bem densificados a partir do tratamento térmico à 850°C e que o aumento da temperatura de pré-calcinação em chapas de aquecimento tende a aumentar a cristalização dos filmes e, portanto, a densificação. Além disso, observouse o aumento da rugosidade e do tamanho médio de grão com o aumento da temperatura de précalcinação, sendo que a amostra com a configuração YTO/LTO tratada termicamente em fluxo de oxigênio apresenta menor variação nos valores de rugosidade. Os filmes finos apresentam camadas densas e uniformes com espessura máxima de aproximadamente 60,98nm na configuração YTO/LTO e 113,98nm na configuração LTO/YTO. Para os filmes finos heteroestruturados LTO/YTO foi observado comportamento ferromagnético fraco nas temperaturas de análise, além de auto-polarização apresentando d33 efetivo remanescente de 8,11pm/V e de 7,57pm/V para os filmes cristalizados em atmosfera de ar estático e em fluxo de oxigênio, respectivamente. Assim, os resultados sugerem que o processo empregado neste estudo demonstrou ser um método eficiente para o estudo de filmes finos heteroestruturados para possível aplicação como dispositivos de memória do tipo CeRAM. Vale ressaltar que o método dos precursores poliméricos é apenas um método de exploração para a realização do estudo preliminar, uma vez que processamento à 850°C não é adequado para a confecção de memórias.