이 작품은 호주 국립 제조 시설 (ANFF)의 빅토리아 노드에있는 RMIT 대학의 마이크로 나노 연구 시설에서 부분적으로 수행되었습니다. 저자는 시설, 그리고 RMIT 대학의 현미경 검사법의 과학 및 기술 지원을 인정, 현미경 분석 시설, 현미경 호주의 연결된 실험실. 호주 대학원상(APA)/연구 교육 프로그램(RTP) 제도의 장학금 지원이 인정됩니다. 우리는 마두 바스카란 교수, 수밋 왈리아 부교수, 매튜 필드 박사, 브렌튼 쿡(Brenton Cook) 교수의 지도와 유용한 토론에 감사드립니다.

1. 제조 공정 및 전기 특성
<ol><li>표준 이미지 반전 포토리소그래피(9)를 사용하여 아래쪽 전극(BE 층 1)을 패턴으로 사용하여 다음 매개 변수를 사용하여 장치의 포토레지스트를 사용하십시오.<ol>
<li>3,000 rpm에서 포토레지스트를 스핀 코트, 소프트 베이크 90°C에서 60s, 405 nm 레이저로 25mJ/cm2로 노출, 120s용 120°C에서 굽기, 21mW/cm2 및 400 nm 레이저로 홍수 노출을 수행하고, 개발자를 사용하여 개발, 그리고 rinse.</li>
	</ol>
</li>
	<li>기판 이면이 있는 전자 빔 증발기 시스템으로 접착을 위해 5nm 티타늄(Ti)과 15nm의 백금(Pt)을 기판 패턴으로 기판에 보관하십시오.</li>
	<li>기판을 아세톤 욕조에 넣고 ~ 20분 동안 기판을 배치하여 증착된 금속을 들어 올립니다. 그런 다음 초음파 진동을 2 분 동안 적용하고 아세톤과 이소 프로필 알코올 (IPA)으로 헹구어 BE 패턴을 완성합니다. 리프트 오프가 깨끗하지 않은 경우 반복합니다(그림 1A, 1 단계).</li>
	<li>1.1 단계에서 설명된 바와 같이 BE 의 상단에 광석 촬영기능이 있는 기능성 산화물 층(층 2)을 패턴화한다.</li>
	<li>스퍼터링시스템(10)을사용하여 -VOx와 Ti의 5nm를 기탁한다.</li>
	<li>아세톤 욕조에 기판을 배치하고 2-3s 펄스로 펄스 초음파 진동을 수동으로 적용하여 기능성 산화물을 들어 올려 기능성 산화물 패턴을 완성합니다. 패턴이 깨끗하지 않은 경우 절차를 반복합니다. (그림1A, 2단계 및 3단계)</li>
	<li>마찬가지로, 이미지 반전 포토리소그래피, 전자 빔 증발 및 1단계에서 설명된 리프트 오프 공정을 사용하여 nm/Pt_200 nm을 Ti_20 상부 전극(TE) (layer 3) 패턴을 완성한다. (그림1A, 4단계) 참고: 이것은 크로스 포인트 장치, 그림 1B의제작을 완료합니다.</li>
	<li>조작된 장치에서 전기 및 온도 분석을 수행하여 저항 스위칭 성능을 이해합니다.<ol>
<li>2프로브 직전류(DC) I-V 측정 시스템과 전기 측정을 위한 프로브 스테이션이 있는 소스 미터를 사용합니다.</li>
		<li>장치를 손상시키지 않도록 항상 관련 현재 규정 준수를 유지합니다.</li>
		<li>장치의 현재 동작을 분석하려면 전압 제어 해석을 수행하고 전압 스윕을 0.1 V의 낮은 전압으로 시작하여 양적 바이어스에서 시작하여 전기 성형이 관찰될 때까지 천천히 증가합니다. 참고: 전기 성형은 내장 재료 특성 및 장치 치수에 따라 달라지는 특정 전압에서 처음 절연 기능 산화물 내에 몇 나노미터 너비의 전도성 필라멘트가 형성되는 일회성 이벤트입니다. 이 시점에서, 형성된 전도성 경로로 인해 전류 전압 그래프상에 급격한 저항 또는 전류의 증가가 관찰된다.</li>
		<li>전기 성형 후 양방향 전압 스윕을 적용하여 휘발성 임계값 스위칭 성능을 달성합니다. 높은 ON/OFF 비율을 달성하기 위해 전압을 조정합니다. 이 경우 ~ 10의 스위칭 비율을 달성하였다.</li>
		<li>10°C 단계로 10°C 단계로 증가하는 실온에서 90°C까지 의 온도에서 전류 전압 특성을 분석하고 온도 제어 단계를 사용하여 실온으로 되돌아갑니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 그리드바 및 바이어스 칩 장착
<ol><li>도 2에도시된 바와 같이, CAD 소프트웨어에서 FIB 최적화 그리드바를 설계하고 내부 가공 기술을 사용하여 제조하여 시투 TEM 실험에 사용되는 바이어스/가열 칩을 장착한다. 참고: 그림 2A는 격자바의 별도 부분을 표시하여 사각형 모양의 트렌치에 동시에 세 개의 칩을 장착합니다. 도 2B는 TEM용 시투 바이어스/가열 칩에서 시판되는 것에 맞게 설계된 줌제곱트 트렌치 섹션을 나타낸다.</li>
	<li>아세톤으로 채워진 페트리 접시에 넣고 2분간 부드럽게 회전하여 바이어스 칩을 청소합니다. 그런 다음 칩을 제거하고 메탄올로 채워진 페트리 접시에 넣고 부드럽게 2 분 동안 회전합니다. 마지막으로 저압 질소로 건조하게 날려 버리십시오. 참고: E-칩이라고 불리는 상업적으로 구입한 바이어스 칩에는 보호를 위한 포토레지스트 코팅이 있습니다.</li>
	<li>그림 2C에서볼 수 있듯이 그리드바의 사각형 트렌치에 미리 세척된 바이어스 칩을 정렬합니다.</li>
	<li>그리드바(그림2D)에E 칩의 배치를 완료하기 위해 나사로 바이어스 칩 위에 그리드 커버를 고정합니다.</li>
</ol>3. 라멜라 제제, 집중 이온 빔을 이용한 바이어싱 칩 장착, 시투 투과 전자 현미경 검사
<ol><li>그림 3A에서볼 수 있듯이 Ti_10 nm/Pt_100 nm의 두꺼운 BE로 섹션 1에 설명된 바와 같이 샘플을 별도로 제조한다.</li>
	<li>FIB 챔버에서 전도성 탄소 테이프를 사용하여 새로 준비된 샘플을 금속 스텁에 장착합니다. 충전 문제를 방지하기 위해 접지를 위해 샘플에 테이프를 추가로 적용하십시오.</li>
	<li>52° 기울기에서 챔버에 바이어싱 칩 장착 그리드바를 로드합니다(그림 3B참조). 이는 스테이지 회전에 따라 수직 또는 이온 빔 열과 평행합니다.</li>
	<li>라미렐라 준비 위치에 현미경 물리적 제어판 및 소프트웨어를 사용하여 샘플 표면에 전자 빔을 초점, 난시 및 정렬합니다.</li>
	<li>전자 빔및 이온 빔에 대한 집중 된 샘플 위치 및 빔 우연의 유중심 높이를 확인하십시오. 참고: 유중심 높이는 샘플이 기울어지면 샘플의 이미지가 이동되지 않는 위치입니다.</li>
	<li>자동 TEM 프로그램(자동 라멜라 준비 프로그램)을 클릭하여 현미경 제어 소프트웨어를 사용하여 집중된 샘플 위치에서 실행합니다. 자동 프로그램은 아래에 설명된 시퀀스를 따릅니다. 참고: TEM 라멜라(그림4)를만드는 프로세스가 완료됩니다. AutoTEM 프로그램의 진행 상황을 데스크톱 화면에서 실시간으로 관찰할 수 있습니다.<ol>
<li>실리콘 밀링으로 교차 선착성 마커를 만들고 정렬 마커 사이의 20 μm x 5 μm 영역에 1.5 μm 두께의 탄소 보호 층을 증착합니다.</li>
		<li>라멜라를 만들기 위해 5 nA 이온 빔 전류가 있는 탄소 보호 층의 양쪽에 밀 트렌치.</li>
		<li>1 nA 이온 빔 전류를 먼저 얇게 한 다음 300 pA 이온 빔 전류로 라멜라를 얇게 하여 1 μm 두께에 도달합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>기판에서 분리하기 위해 라멜라에 J 컷을 수행하도록 샘플을 7°로 기울냅니다.</li>
	<li>샘플을 0°(즉, 전자 빔 기둥에 수직)로 기울이고Pt(도 5A)를사용하여 사용하여 조작기 바늘에 라멜라를 부착합니다.</li>
	<li>마이크로 조작기에 부착 한 후, 최종 절단기와 기판에서 라멜라를 분리하고 천천히 미세 조작기(도 5B)를철회한다.</li>
	<li>라멜라 장착 위치인 그리드바에 바이어스 칩의 상단 가장자리에 빔을 집중합니다.</li>
	<li>조작자 바늘(도 6A)을가진 바이어싱 칩쪽으로 천천히 라멜라를 가져옵니다.</li>
	<li>바이어스 칩의 상단 가장자리에 있는 17 μm 간격의 중앙에 라멜라를 정렬합니다. 칩 표면에 거의 닿지 때까지 천천히 아래로 이동하고 Pt(그림 6B)를사용하여 라멜라의 바닥 가장자리를 칩에 용접합니다.</li>
	<li>실리콘 밀링으로 라멜라에서 마이크로 조작기를 잘라 내고 미세 조작기를 철회하십시오.</li>
	<li>라미라의 상단 가장자리를 Pt 트레이스와 연결하여 전기 연결을 위한 바이어싱 칩의 두 전극에 연결합니다(도6C). 참고: TE와 BE는 왼쪽과 오른쪽 양쪽의 이 시점에서 단락됩니다.</li>
	<li>라멜라의 중심 영역은 먼저 300 pA를 사용한 다음 100 pA 이온 빔을 사용하여 100 pA 이온 빔을 사용하여 표본을 앞면과 후면으로 2° 기울여 100 nm두께(그림 6D)미만으로 만들어 평행면과 균일한 두께를 보장한다.</li>
	<li>이온 빔 손상 층을 양면의 표면에 5°의 각도로 5kV의 가속하는 전압을 가진 이온 빔 손상 층을 연마합니다.</li>
	<li>얇은 영역에서 절연 컷을 가진 장치의 상부 및 하부 전극 사이의 짧은 연결을 제거하여 활성영역(그림 7A)을통해 BE에서 TE로의 전류 경로를 생성한다.</li>
	<li>바이어스 칩 홀더에 라멜라가 있는 바이어싱 칩을 장착한 다음 바이어스 칩 홀더를 TEM 챔버에 로드합니다.</li>
	<li>바이어스 칩 홀더에서 소스 미터 및 제어 PC에 와이어를 연결합니다. 참고: 실험 중에 변형을 완화하고 진동을 최소화하기 위해 연결 선을 신중하게 배치합니다.</li>
	<li>TEM 챔버 압력이 4e-5 Torr로 떨어뜨린 다음 TEM 제어 노브를 사용하여 라멜라 표면의 단면에 전자 빔을 정렬하여 초점을 맞추고 난시화할 때까지 기다립니다.</li>
	<li>다양한 바이어스 전압에서 전압 스윕 또는 일정한 전압을 적용하고 현장에서 TEM 현미경 그래프를 수집합니다. 참고: 회절 패턴, 전자 회절 X선 분광법(EDX), 전자 에너지 손실 분광법(EELS) 매핑과 관련된 데이터도 현장에서 다른 바이어스 전압에서 수집될 수 있습니다.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Kozma, R., Pino, R. E., Pazienza, G. E., Kozma, R., Pino, R. E., Pazienza, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Advances in Neuromorphic Memristor Science and Applications. , 9-14 (2012).</li><li>Pan, F., Gao, S., Chen, C., Song, C., Zeng, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+progress+in+resistive+random+access+memories:+Materials,+switching+mechanisms,+and+performance.">Recent progress in resistive random access memories: Materials, switching mechanisms, and performance.</a> Materials Science and Engineering: R: Reports. 83, 1-59 (2014).</li><li>Zhou, Y., Ramanathan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mott+Memory+and+Neuromorphic+Devices.">Mott Memory and Neuromorphic Devices.</a> Proceedings of the IEEE. 103 (8), 1289-1310 (2015).</li><li>Nirantar, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Situ+Nanostructural+Analysis+of+Volatile+Threshold+Switching+and+Non-Volatile+Bipolar+Resistive+Switching+in+Mixed-Phased+a-VOx+Asymmetric+Crossbars.">In Situ Nanostructural Analysis of Volatile Threshold Switching and Non-Volatile Bipolar Resistive Switching in Mixed-Phased a-VOx Asymmetric Crossbars.</a> Advanced Electronic Materials. 5 (12), 1900605 (2019).</li><li>Rupp, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+threshold+and+bipolar+resistive+switching+mechanisms+in+reactively+sputtered+amorphous+undoped+and+Cr-doped+vanadium+oxide+thin+films.">Different threshold and bipolar resistive switching mechanisms in reactively sputtered amorphous undoped and Cr-doped vanadium oxide thin films.</a> Journal of Applied Physics. 123 (4), 044502 (2018).</li><li>Ahmed, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inducing+tunable+switching+behavior+in+a+single+memristor.">Inducing tunable switching behavior in a single memristor.</a> Applied Materials Today. 11, 280-290 (2018).</li><li>Nili, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+Resistive+Switching+in+Amorphous+Perovskite+Oxide+(a-SrTiO3)+Memristors.">Nanoscale Resistive Switching in Amorphous Perovskite Oxide (a-SrTiO3) Memristors.</a> Advanced Functional Materials. 24 (43), 6741-6750 (2014).</li><li>Ahmed, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transparent+amorphous+strontium+titanate+resistive+memories+with+transient+photo-response.">Transparent amorphous strontium titanate resistive memories with transient photo-response.</a> Nanoscale. 9 (38), 14690-14702 (2017).</li><li>Reuhman-Huisken, M. E., Vollenbroek, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+optimized+image+reversal+process+for+half-micron+lithography.">An optimized image reversal process for half-micron lithography.</a> Microelectronic Engineering. 11 (1), 575-580 (1990).</li><li>Taha, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insulator-metal+transition+in+substrate-independent+VO2+thin+film+for+phase-change+devices.">Insulator-metal transition in substrate-independent VO2 thin film for phase-change devices.</a> Scientific Reports. 7 (1), 17899 (2017).</li><li>Booth, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlating+the+Energetics+and+Atomic+Motions+of+the+Metal-Insulator+Transition+of+M1+Vanadium+Dioxide.">Correlating the Energetics and Atomic Motions of the Metal-Insulator Transition of M1 Vanadium Dioxide.</a> Scientific Reports. 6, 26391 (2016).</li><li>Lee, S., Ivanov, I. N., Keum, J. K., Lee, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epitaxial+stabilization+and+phase+instability+of+VO2+polymorphs.">Epitaxial stabilization and phase instability of VO2 polymorphs.</a> Scientific Reports. 6, 19621 (2016).</li></ol>

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이 논문은 장치에 대한 제조 공정, 바이어스 칩 장착을 위한 그리드바 설계, 바이어스 칩에 라멜라 제제 및 장착, 시투 바이어싱을 통한 TEM 을 포함한 변속 전자 현미경으로 시투 바이어싱에 대한 프로토콜을 설명합니다.
크로스바 구조로 쉽게 확장할 수 있는 크로스포인트 장치의 제조 방법론이 설명되어 있습니다. -VOx 증착 후 제조 단계에서 물에 용해되기 때?...

저항 변화 산화기억은 호환되는 스위칭 속도, 더 작은 세포 구조 및 고용량 3차원(3D) 크로스바 어레이1로설계할 수 있는 능력으로 인해 새로운 메모리 및 논리 아키텍처를 위한 빌딩 블록으로 점점 더 사용되고 있다. 현재까지 저항 스위칭 장치2,3에대해 여러 스위칭 유형이 보고되었습니다. 금속 산화물의 일반적인 스위칭 동작은 단극성, 양극성, 보완적인 저항 스위칭 및 휘발성 임계값 스위칭입니다. 복잡성에 추가, 단일 셀뿐만 아니라 다기능 저항 스위칭 성능을 표시하는 것으로보고되었다4,5,6.
이러한 가변성은 나노구조 조사가 다양한 메모리 동작의 기원과 해당 스위칭 메커니즘의 기원을 이해하여 실용적인 유틸리티에 대해 명확하게 정의된 조건 의존적 스위칭을 개발하는 데 필요하다는 것을 의미합니다. 일반적으로 보고된 스위칭 기법은 X선 광전자 분광법(XPS)7, 8,나노스케일 이차 이온 질량 분광법(nano-SIMS)6,비파괴 광발광분광 분광법(PL)8,산화물의 기능성 의 다양한 크기와 두께의 전기적 특성화, 나노핀덴티션7,투과 전자 현미경(TEM), 에너지 분산 X선 분광법(EDX), 및 TEM 챔버6,8의단면 라멜라에 대한 전자 에너지 손실 분광법(EELS)이 있다. 위의 모든 기술은 스위칭 메커니즘에 대한 만족스러운 통찰력을 제공했습니다. 그러나 대부분의 기술에서, 완전한 스위칭 동작을 이해하기 위해, 깨끗한, 전기 형성, 세트 및 재설정 장치를 포함하여 분석에 하나 이상의 샘플이 필요합니다. 이렇게 하면 실험적 복잡성이 증가하고 시간이 많이 걸립니다. 또한, 고장율은 크기가 몇 미크론인 장치에 서브나노스케일 필라멘트를 찾는 것이 까다롭기 때문에 높습니다. 따라서 현장 실험에서는 실시간 실험에서 증거를 제공하기 때문에 동작 메커니즘을 이해하는 나노 구조 특성에서 중요합니다.
제시는 비대칭 저항 스위칭 크로스 포인트 장치의 금속 절연체 금속 (MIM) 스택에 대한 전기 적 편향과 시투 TEM에서 수행하기위한 프로토콜이다. 이 프로토콜의 주요 목표는 포커스 이온 빔(FIB)을 사용하여 라멜라 준비를 위한 상세한 방법론을 제공하고 TEM 및 전기 편향을 위한 시투 실험 설정을 제공하는 것입니다. 이 과정은 혼합 단계 비정질 비정질 바나듐 산화물(-VOx)4에기초한 비대칭 크로스 포인트 장치의 대표적인 연구를 사용하여 설명된다. 또한 표준 마이크로 나노 제조 공정을 사용하여 크로스바로 쉽게 확장 할 수있는 -VOx를통합 한 크로스 포인트 장치의 제조 과정이 제시됩니다. 이 제조 공정은 물에 용해되는 -VO x의크로스바에 통합되기 때문에 중요합니다.
이 프로토콜의 장점은 하나만 라멜라를 사용하면 최소 3개의 장치 또는 라멜라가 필요한 다른 기술과 달리 TEM에서 나노 구조 변화를 관찰할 수 있다는 것입니다. 이를 통해 프로세스를 크게 간소화하고 시간, 비용 및 노력을 줄이면서 실시간 작업의 나노 구조 변화에 대한 신뢰할 수 있는 시각적 증거를 제공합니다. 또한 표준 마이크로 나노 제조 공정, 현미경 기술 및 계측기로 설계되어 참신함을 확립하고 연구 격차를 해결할 수 있습니다.
-VOx-기반크로스포인트 디바이스에 대해 여기에 설명된 대표적인 연구에서, situ TEM 프로토콜은 극성 및 휘발성 임계값 스위칭4뒤에 있는 스위칭 메커니즘을 이해하는 데 도움이 된다. 시정 과정에서 -VOx의 나노구조 변화를 관찰하기 위해 개발된 공정 및 방법론은 라멜라 장착 칩을 교체하기만 하면, 시투 온도 및 바이어스에서 동시에, 금속 절연체-금속 끼리 구조에서 2층 이상의 기능성 물질을 포함한 다른 물질로 쉽게 확장할 수 있다. 기본 작동 메커니즘을 밝히고 전기 또는 열 특성을 설명하는 데 도움이 됩니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:932px;" width="931">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:265px;">Resist processing system</td>
			<td style="width:173px;">EV group</td>
			<td style="width:195px;">EVG 101</td>
			<td style="width:299px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acetone</td>
			<td style="width:173px;">Chem-Supply</td>
			<td style="width:195px;">AA008</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Biasing Chip - E-chip</td>
			<td style="width:173px;">Protochips</td>
			<td>E-FEF01-A4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Developer</td>
			<td style="width:173px;">MMRC</td>
			<td style="width:195px;">AZ 400K</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Electron beam evaporator - PVD 75</td>
			<td style="width:173px;">Kurt J Leskar</td>
			<td style="width:195px;">PRO Line - eKLipse</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">Focused Ion beam system</td>
			<td style="width:173px;">Thermo Fisher - FEI</td>
			<td style="width:195px;">Scios DualBeamTM system</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:265px;">Hot plates</td>
			<td style="width:173px;">Brewer Science Inc.</td>
			<td style="width:195px;">1300X</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Magnetron Sputterer</td>
			<td style="width:173px;">Kurt J Leskar</td>
			<td style="width:195px;">PRO Line</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mask aligner</td>
			<td style="width:173px;">Karl Suss</td>
			<td style="width:195px;">MA6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Maskless Aligner</td>
			<td style="width:173px;">Heildberg instruments</td>
			<td style="width:195px;">MLA150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:22px;">Methanol</td>
			<td style="width:173px;">Fisher scientific</td>
			<td style="width:195px;">M/4056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Phototresist</td>
			<td style="width:173px;">MMRC</td>
			<td style="width:195px;">AZ 5412E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:265px;">Pt source for e-beam evaporator</td>
			<td style="width:173px;">Unicore</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">The Fusion E-chip holder</td>
			<td style="width:173px;">Protochips</td>
			<td style="width:195px;">Fusion 350</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:265px;">Ti source for e-beam evaporator</td>
			<td style="width:173px;">Unicore</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Transmission Electron Microscope</td>
			<td style="width:173px;">JEOL</td>
			<td style="width:195px;">JEM 2100F</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in situ transmission electron microscopy with biasing and fabrication of asymmetric crossbars based on mixed-phased a-vox

저항 스위칭 크로스바 아키텍처는 저렴한 비용과 고밀도 이점으로 인해 디지털 메모리 분야에서 매우 원합니다. 다른 재료는 사용되는 재료의 본질적인 특성으로 인해 저항 스위칭 특성의 가변성을 나타내며 기본 작업 메커니즘으로 인해 현장에서 불일치를 초래합니다. 이것은 나노 구조 관측을 사용하여 메커니즘을 이해하는 신뢰할 수있는 기술의 필요성을 강조한다. 이 프로토콜은 투과 전자 현미경 검사법(TEM)을 이용한 전기적 편향의 결과로 시트 나노 구조 분석의 상세한 공정 및 방법론을 설명합니다. 실시간 메모리 작업의 기본 나노 구조 변화에 대한 시각적이고 신뢰할 수 있는 증거를 제공합니다. 또한 비정질 바나듐 산화물을 통합 하는 비대칭 크로스 바 구조에 대 한 제조 및 전기 특성의 방법론이 포함되어 있습니다. 여기에 설명된 프로토콜은 바나듐 산화물 필름을 금속 유전체 금속 샌드위치 구조의 다른 재료로 쉽게 확장할 수 있습니다. 저항 스위칭 크로스바는 수술 메커니즘에 대한 이해를 감안할 때 차세대 메모리 장치에 프로그래밍 가능한 논리 및 신경 형성 회로를 제공할 것으로 예상됩니다. 이 프로토콜은 모든 유형의 저항 스위칭 재료에서 신뢰할 수 있고 시기 효율적이며 비용 효율적인 방식으로 스위칭 메커니즘을 보여 주므로 장치의 적용 가능성을 예측합니다.

-VOx 크로스포인트 장치에 대해 이 프로토콜을 사용하여 달성된 결과는 그림 8에설명되어 있습니다. 도 8A는 그대로 라멜라의 TEM 현미경을 나타낸다. 여기서 회절 패턴(inset)은 산화물 필름의 비정질 특성을 나타낸다. 현장 TEM 측정의 경우, 제어 전압은 25mV에서 8V로 20mV 단계로 하부 전극(BE)과 상부 전극(TE)을 접지하여 적용하였다. <st...

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In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

여기에 제시된 적층 금속 절연체 금속 구조에 대한 투과 전자 현미경 검사법(TEM)을 통한 시정 중 나노 구조 변화를 분석하기 위한 프로토콜이 제시된다. 그것은 프로그래밍 가능한 논리 회로 및 신경 모방 하드웨어의 다음 세대에 대한 저항 스위칭 크로스바에 중요한 응용 프로그램을 가지고, 자신의 기본 작동 메커니즘과 실용적인 적용성을 공개.

혼합 위상 a-VOx에 따라 비대칭 크로스바의 바이어스 및 제조와 시투 전송 전자 현미경 검사법

Resistive switching crossbar architecture is highly desired in the field of digital memories due to low cost and high-density benefits. Different ...

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In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

4.0K 조회수.  RMIT University. 여기에 제시된 적층 금속 절연체 금속 구조에 대한 투과 전자 현미경 검사법(TEM)을 통한 시정 중 나노 구조 변화를 분석하기 위한 프로토콜이 제시된다. 그것은 프로그래밍 가능한 논리 회로 및 신경 모방 하드웨어의 다음 세대에 대한 저항 스위칭 크로스바에 중요한 응용 프로그램을 가지고, 자신의 기본 작동 메커니즘과 실용적인 적용성을 공개.

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Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquids Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted significant interests across the research fields of materials science, physics, chemistry and biology. The key enabling technology is a liquid cell. We fabricate liquid cells with thin viewing windows through a sequential microfabrication process, including silicon nitride membrane deposition, photolithographic patterning, wafer etching, cell bonding, etc. A liquid cell with the dimensions of a regular TEM grid can fit in any standard TEM sample holder. About 100 nanoliters reaction solution is loaded into the reservoirs and about 30 picoliters liquid is drawn into the viewing windows by capillary force. Subsequently, the cell is sealed and loaded into a microscope for in situ imaging. Inside the TEM, the electron beam goes through the thin liquid layer sandwiched between two silicon nitride membranes. Dynamic processes of nanoparticles in liquids, such as nucleation and growth of nanocrystals, diffusion and assembly of nanoparticles, etc., have been imaged in real time with sub-nanometer resolution. We have also applied this method to other research areas, e.g., imaging proteins in water. Liquid cell TEM is poised to play a major role in revealing dynamic processes of materials in their working environments. It may also bring high impact in the study of biological processes in their native environment.

We have developed a self-contained liquid cell, which allows imaging through liquids using a transmission electron microscope. Dynamic processes of nanoparticles in liquids can be revealed in real time with sub-nanometer resolution.

액체 셀 전송 전자 현미경을 사용하여 액체의 재료의 동적 프로세스를 공개

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted ...

연구

공학

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

The time-dependent dielectric breakdown (TDDB) in on-chip interconnect stacks is one of the most critical failure mechanisms for microelectronic devices. The aggressive scaling of feature sizes, both on devices and interconnects, leads to serious challenges to ensure the required product reliability. Standard reliability tests and post-mortem failure analysis provide only limited information about the physics of failure mechanisms and degradation kinetics. Therefore it is necessary to develop new experimental approaches and procedures to study the TDDB failure mechanisms and degradation kinetics in particular. In this paper, an in situ experimental methodology in the transmission electron microscope (TEM) is demonstrated to investigate the TDDB degradation and failure mechanisms in Cu/ULK interconnect stacks. High quality imaging and chemical analysis are used to study the kinetic process. The in situ electrical test is integrated into the TEM to provide an elevated electrical field to the dielectrics. Electron tomography is utilized to characterize the directed Cu diffusion in the insulating dielectrics. This experimental procedure opens a possibility to study the failure mechanism in interconnect stacks of microelectronic products, and it could also be extended to other structures in active devices.

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

The time-dependent dielectric breakdown (TDDB) in on-chip interconnect stacks is one of the most critical failure mechanisms for microelectronic devices. This paper demonstrates the procedure of an in situ TDDB experiment in the transmission electron microscope, which opens a possibility to study the failure mechanism in microelectronic products.

투과 전자 현미경에서 제자리 시간에 따른 절연 파괴에 : 가능성은 마이크로 전자 장치의 고장 메커니즘을 이해하기

The time-dependent dielectric breakdown (TDDB) in on-chip interconnect stacks is one of the most critical failure mechanisms for microelectronic devices. ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

벌크 이종 접합 태양 전지의 인쇄 제작 및<em&gt; 현장에서</em&gt; 형태학 특성

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a microfluidic chamber assembled in the specimen holder for Transmission Electron Microscopy (TEM) and STEM. The microfluidic system consists of two silicon microchips supporting thin Silicon Nitride (SiN) membrane windows. This article describes the basic steps of sample loading and data acquisition. Most important of all is to ensure that the liquid compartment is correctly assembled, thus providing a thin liquid layer and a vacuum seal. This protocol also includes a number of tests necessary to perform during sample loading in order to ensure correct assembly. Once the sample is loaded in the electron microscope, the liquid thickness needs to be measured. Incorrect assembly may result in a too-thick liquid, while a too-thin liquid may indicate the absence of liquid, such as when a bubble is formed. Finally, the protocol explains how images are taken and how dynamic processes can be studied. A sample containing AuNPs is imaged both in pure water and in saline.

This protocol describes the operation of a liquid flow specimen holder for scanning transmission electron microscopy of AuNPs in water, as used for the observation of nanoscale dynamic processes.

스캔 전송 전자 현미경을 사용하여 액체에 나노 크기의 개체의 동적 프로세스를 공부

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

A Method for Obtaining Serial Ultrathin Sections of Microorganisms in Transmission Electron Microscopy

Observing cells and cell components in three dimensions at high magnification in transmission electron microscopy requires preparing serial ultrathin sections of the specimen. Although preparing serial ultrathin sections is considered to be very difficult, it is rather easy if the proper method is used. In this paper, we show a step-by-step procedure for safely obtaining serial ultrathin sections of microorganisms. The key points of this method are: 1) to use the large part of the specimen and adjust the specimen surface and knife edge so that they are parallel to each other; 2) to cut serial sections in groups and avoid difficulty in separating sections using a pair of hair strands when retrieving a group of serial sections onto the slit grids; 3) to use a 'Section-holding loop' and avoid mixing up the order of the section groups; 4) to use a 'Water-surface-raising loop' and make sure the sections are positioned on the apex of the water and that they touch the grid first, in order to place them in the desired position on the grids; 5) to use the support film on an aluminum rack and make it easier to recover the sections on the grids and to avoid wrinkling of the support film; and 6) to use a staining tube and avoid accidentally breaking the support films with tweezers. This new method enables obtaining serial ultrathin sections without difficulty. The method makes it possible to analyze cell structures of microorganisms at high resolution in 3D, which cannot be achieved by using the automatic tape-collecting ultramicrotome method and serial block-face or focused ion beam scanning electron microscopy.

This study presents reliable and easy procedures for obtaining serial ultrathin sections of a microorganism without expensive equipment in transmission electron microscopy.

전송 전자 현미경 검사 법에서 미생물의 직렬 Ultrathin 섹션을 얻기위한 방법

Observing cells and cell components in three dimensions at high magnification in transmission electron microscopy requires preparing serial ultrathin ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of lithium-ion (Li-ion) batteries. However, a number of setbacks prevent their integration into commercial devices. The main limiting factor is due to nanoscale phenomena occurring at the electrode/electrolyte interfaces, ultimately leading to degradation of battery operation. These key problems are highly challenging to observe and characterize as these batteries contain multiple buried interfaces. One approach for direct observation of interfacial phenomena in thin film batteries is through the fabrication of electrochemically active nanobatteries by a focused ion beam (FIB). As such, a reliable technique to fabricate nanobatteries was developed and demonstrated in recent work. Herein, a detailed protocol with a step-by-step process is presented to enable the reproduction of this nanobattery fabrication process. In particular, this technique was applied to a thin film battery consisting of LiCoO2/LiPON/a-Si, and has further been previously demonstrated by in situ cycling within a transmission electron microscope.

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

A protocol for the fabrication of electrochemically active LiPON-based solid-state lithium-ion nanobatteries using a focused ion beam is presented.

집중 된 이온 빔 제작 현장에서 테스트 LiPON 기반 고체 리튬-이온 Nanobatteries

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, but several challenging points remain, such as a low absorption efficiency due to a thin active layer and low flexibility. We present an advanced method to fabricate a flexible phototransistor array with an improved electrical performance. The outstanding electrical performance is driven by a low dark current owing to deep impurity doping. Stretchable and flexible metal interconnectors simultaneously offer electrical and mechanical stabilities in a highly deformed state. The protocol explicitly describes the fabrication process of the phototransistor using a thin silicon membrane. By measuring I-V characteristics of the completed device in deformed states, we demonstrate that this approach improves the mechanical and electrical stabilities of the phototransistor array. We expect that this approach to a flexible phototransistor can be widely used for the applications of not only next-generation imaging systems/optoelectronics but also wearable devices such as tactile/pressure/temperature sensors and health monitors.

We present a detailed method to fabricate a deformable lateral NIPIN phototransistor array for curved image sensors. The phototransistor array with an open mesh form, which is composed of thin silicon islands and stretchable metal interconnectors, provides flexibility and stretchability. The parameter analyzer characterizes the electrical property of the fabricated phototransistor.

측면 NIPIN 포토 트랜지스터에 따라 유연한 이미지 센서의 제조

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic glasses (MGs). Despite their amorphous nature, the identification of hyperfine interactions unveils faint structural modifications. For this purpose, we have employed two techniques that utilize nuclear resonance among nuclear levels of a stable 57Fe isotope, namely M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering (NFS) of synchrotron radiation. The effects of heat treatment upon (Fe2.85Co1)77Mo8Cu1B14 MG are discussed using the results of ex situ and in situ experiments, respectively. As both methods are sensitive to hyperfine interactions, information on structural arrangement as well as on magnetic microstructure is readily available. M&#246;ssbauer spectrometry performed ex situ describes how the structural arrangement and magnetic microstructure appears at room temperature after the annealing under certain conditions (temperature, time), and thus this technique inspects steady states. On the other hand, NFS data are recorded in situ during dynamically changing temperature and NFS examines transient states. The use of both techniques provides complementary information. In general, they can be applied to any suitable system in which it is important to know its steady state but also transient states.

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

Here, we present a protocol to describe ex situ and in situ investigations of structural transformations in metallic glasses. We employed nuclear-based analytical methods which inspect hyperfine interactions. We demonstrate the applicability of M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering of synchrotron radiation during temperature-driven experiments.

전 Situ 수사 현장에서 구조 변환 방법: 금속 유리의 결정 화의 경우

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic ...

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared on transparent membranes which are very fragile and difficult to manipulate. We present processes for the fabrication of samples with magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for Lorentz transmission electron microscopy and magnetic transmission x-ray microscopy studies. The samples are prepared on silicon nitride membranes and the fabrication consists of a spin coating, UV and electron-beam lithography, the chemical development of the resist, and the evaporation of the magnetic material followed by a lift-off process forming the final magnetic structures. The samples for the Lorentz transmission electron microscopy consist of magnetic nanodiscs prepared in a single lithography step. The samples for the magnetic x-ray transmission microscopy are used for time-resolved magnetization dynamic experiments, and magnetic nanodiscs are placed on a waveguide which is used for the generation of repeatable magnetic field pulses by passing an electric current through the waveguide. The waveguide is created in an extra lithography step.

A protocol for the fabrication of magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for transmission electron microscopy (TEM) and magnetic transmission x-ray microscopy (MTXM) studies is presented.

자기 소용돌이 연구 전송 현미경 검사 법 기술을 사용 하 여 실리콘 질 화 막에 자석 Nanostructures의 제조

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...

Single-Digit Nanometer Electron-Beam Lithography with an Aberration-Corrected Scanning Transmission Electron Microscope

We demonstrate extension of electron-beam lithography using conventional resists and pattern transfer processes to single-digit nanometer dimensions by employing an aberration-corrected scanning transmission electron microscope as the exposure tool. Here, we present results of single-digit nanometer patterning of two widely used electron-beam resists: poly (methyl methacrylate) and hydrogen silsesquioxane. The method achieves sub-5 nanometer features in poly (methyl methacrylate) and sub-10 nanometer resolution in hydrogen silsesquioxane. High-fidelity transfer of these patterns into target materials of choice can be performed using metal lift-off, plasma etch, and resist infiltration with organometallics.

We use an aberration-corrected scanning transmission electron microscope to define single-digit nanometer patterns in two widely-used electron-beam resists: poly (methyl methacrylate) and hydrogen silsesquioxane. Resist patterns can be replicated in target materials of choice with single-digit nanometer fidelity using liftoff, plasma etching, and resist infiltration by organometallics.

자리 나노미터 전자 빔 리소 그래피는 수 차 수정 스캐닝 전송 전자 현미경으로

We demonstrate extension of electron-beam lithography using conventional resists and pattern transfer processes to single-digit nanometer dimensions by ...

Methods Article

혼합 위상 a-VO_x에 따라 비대칭 크로스바의 바이어스 및 제조와 시투 전송 전자 현미경 검사법