Bu çalışma kısmen Avustralya Ulusal İmalat Tesisi'nin (ANFF) Viktorya Dönemi Düğümü'ndeki RMIT Üniversitesi'ndeki Mikro Nano Araştırma Tesisi'nde gerçekleştirildi. Yazarlar tesisleri ve RMIT Üniversitesi'nin Mikroskopi, Mikroskopi Avustralya'nın bağlantılı bir laboratuvarı olan Mikroaliz Tesisi'nin bilimsel ve teknik yardımını kabul ediyorlar. Avustralya hükümetinin Avustralya Lisansüstü Ödülü (APA)/Araştırma Eğitim Programı (RTP) programından burs desteği kabul edilmektedir. Profesör Madhu Bhaskaran, Doçent Sumeet Walia, Dr. Matthew Field ve Bay Brenton Cook'a rehberlikleri ve yardımcı tartışmaları için teşekkür ederiz.

1. İmalat süreci ve elektriksel karakterizasyon
<ol><li>Aşağıdaki parametreleri kullanarak cihazların fotoresisti ile alt elektrot (BE katman 1) deseni için standart görüntü ters fotolitografi9 kullanın:<ol>
<li>3,000 rpm'de fotoresist spin coat, 60 s için 90 °C'de yumuşak pişirin, 405 nm lazerle25 mJ/cm 2 ile maruz kalın, 120 s için 120 °C'de pişirin, 21 mW/cm2 ve 400 nm lazer ile taşkın maruziyeti gerçekleştirin, geliştiriciyi kullanarak geliştirin ve deionize su ile durulayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Yapıştırma için 5 nm titanyum (Ti) ve katman 1 üzerine desenli alt tabaka ile bir elektron ışını evaporatör sistemi ile üzerine 15 nm platin (Pt) yatırın.</li>
	<li>Substratı ~20 dakika boyunca aseton banyosuna yerleştirerek biriken metalleri kaldırın. Ardından, 2 dakika boyunca ultrasonik titreşimler uygulayın ve BE desenlerini tamamlamak için aseton ve izopropil alkol (IPA) ile durulayın. Kalkış temiz değilse tekrarlayın (Şekil 1A, adım 1).</li>
	<li>Fonksiyonel oksit tabakasını (katman 2) adım 1.1'de açıklandığı gibi BE'nin üzerine fotolithografi ile desenleyin.</li>
	<li>Birsputtering sistemi 10 kullanarak katman 2'nin üzerine ~100 nm -VOx ve 5nmTi yatırın.</li>
	<li>Substratı aseton banyosuna yerleştirerek ve fonksiyonel oksit kalıplarını sonuçlandırmak için 2-3 s darbelerle manuel olarak darbeli ultrasonik titreşimler uygulayarak fonksiyonel oksiti kaldırın. Desenler temiz değilse yordamı yineleyin. (Şekil 1A, adım 2 ve adım 3)</li>
	<li>Benzer şekilde, görüntü ters fotolitografisi, elektron ışını buharlaşması ve adım 1'de açıklanan kaldırma işlemini kullanarak üst elektrot (TE) (katman 3) desenlerini Ti_20 nm/Pt_200 nm ile tamamlayın. (Şekil 1A, adım 4) NOT: Bu, çapraz nokta cihazının imalatını tamamlar, Şekil 1B.</li>
	<li>Direnç değiştirme performansını anlamak için fabrikasyon cihazda elektrik ve sıcaklık analizi yapın.<ol>
<li>Kaynak ölçüm cihazını iki problu doğru akım (DC) I–V ölçüm sistemi ve elektrik ölçümleri için bir prob istasyonu ile kullanın.</li>
		<li>Cihazlara zarar vermemek için her zaman ilgili mevcut uyumluluğu koruyun.</li>
		<li>Cihazın mevcut davranışını analiz etmek için voltaj kontrollü analiz yapın ve pozitif sapmada 0,1 V'lık düşük voltajla başlayan ve elektroformasyon gözlenene kadar yavaşça artan voltaj süpürmeleri uygulayın. NOT: Elektroformlama, başlangıçta belirli bir voltajda yalıtım fonksiyonel oksit içinde birkaç nanometre çapında iletken filamentlerin oluştuğu ve içsel malzeme özelliklerine ve cihaz boyutlarına bağlı olan tek seferlik bir olaydır. Bu noktada, oluşan iletken bir yol nedeniyle akım-gerilim grafiğinde dirençte ani bir düşüş veya akımda artış gözlenir.</li>
		<li>Elektroformlamadan sonra, uçucu eşik değiştirme performansı elde etmek için çift yönlü voltaj süpürmeleri uygulayın. Yüksek bir A/KAPASI oranı elde etmek için voltajı ayarlayın. Bu durumda, ~10 anahtarlama oranına ulaşılabilir.</li>
		<li>Oda sıcaklığından 90 °C'ye kadar farklı sıcaklıklarda 10 °C adımda artan akım voltajı özelliklerini analiz edin ve sıcaklık kontrollü bir aşama kullanarak oda sıcaklığına geri dönün.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Gridbar ve taraflı talaş montajı
<ol><li>FIB optimize edilmiş ızgara çubuğunu CAD yazılımında tasarlayın ve Şekil 2'degösterildiği gibi yerinde TEM deneyleri için kullanılan önyargılı/ısıtma yongalarını monte etmek için şirket içinde standart işleme tekniklerini kullanarak üretim yapın. NOT: Şekil 2A, kare şekilli siperlere aynı anda üç talaş monte etmek için ızgara çubuğunun ayrı kısımlarını gösterir. Şekil 2B, TEM için piyasada bulunan yerinde önyargılı/ısıtma yongalarına uyacak şekilde tasarlanmış yakınlaştırılmış kareli hendek bölümünü göstermektedir.</li>
	<li>Önyargılı çipi asetonla doldurulmuş cam bir Petri kabına yerleştirerek temizleyin ve 2 dakika boyunca hafifçe döndürün. Daha sonra çipi çıkarın ve metanol ile dolu bir Petri kabına yerleştirin ve 2 dakika boyunca hafifçe döndürün. Son olarak, düşük basınçlı azot ile kuru üfleyin. NOT: Ticari olarak satın alınan ve E-çipler olarak adlandırılan önyargılı yongalar, koruma için fotoresist bir kaplamaya sahiptir.</li>
	<li>Şekil 2C'degörüldüğü gibi, önceden tanımlanmış önyargılı çipi ızgara çubuğunun kare siperlerine hizalayın.</li>
	<li>E-çipin ızgara çubuğuna yerleştirilmesini sonuçlandırmak için kılavuz kapağını kılavuz talaşının üzerine vidalarla sabitle(Şekil 2D).</li>
</ol>3. Lamella hazırlığı, odaklanmış iyon ışını kullanarak önyargılı çipe montaj ve yerinde iletim elektron mikroskopisi
<ol><li>Şekil 3A'dagörüldüğü gibi, numuneleri bölüm 1'de açıklandığı gibi Ti_10 nm/Pt_100 nm daha kalın bir BE ile ayrı ayrı üretin.</li>
	<li>Yeni hazırlanan numuneyi iletken karbon bant kullanarak metal bir saplama üzerine monte edin ve FIB haznesinde yükleyin. Şarj sorunlarını önlemek için topraklama için numuneye ek bant uygulayın.</li>
	<li>Sapma çipi monteli ızgara çubuğunu hazneye 52° eğimde yükleyin (bkz. Şekil 3B). Bu, sahne dönüşüne bağlı olarak iyon kiriş sütununa dik veya paralel olacaktır.</li>
	<li>Mikroskop fiziksel kontrol panelini ve lamel hazırlama konumlarındaki yazılımı kullanarak elektron ışınını örnek bir yüzeye odaklayın, astigmate yapın ve hizalayın.</li>
	<li>Odaklanmış numune konumunun ösantrik yüksekliğini kontrol edin ve elektron ışını ve iyon ışını için ışın tesadüfü. NOT: Ösantrik yükseklik, örnek eğildiğinde numunenin görüntüsünün hareket etmediği konumdur.</li>
	<li>Mikroskop kontrol yazılımını kullanarak odaklanmış örnek konumda çalıştırmak için Otomatik TEM programına (otomatik lamel hazırlama programı) tıklayın. Otomatik program aşağıda açıklanan sırayı izler. NOT: Bu, TEM lamel oluşturma işlemini tamamlayacaktır (Şekil 4). AutoTEM programının gelişimi masaüstü ekranından canlı olarak gözlemlenebilir.<ol>
<li>Silikon frezeleme ile çapraz fidüsyal hizalama belirteçleri oluşturun ve hizalama belirteçleri arasındaki 20 μm x 5 μm alan üzerine 1,5 μm kalınlığında karbon koruyucu bir tabaka biriktirin.</li>
		<li>Lamel oluşturmak için karbon koruyucu tabakanın her iki tarafında 5 nA iyon ışın akımı ile freze siperleri.</li>
		<li>Lamelleri önce 1 nA iyon ışın akımıyla, daha sonra 300 pA iyon ışın akımıyla incelterek 1 μm kalınlıklara ulaşın.</li>
	</ol></li>
	<li>Alt tabakadan ayırma için lamel üzerinde J kesimi yapmak için numuneyi 7° 'ye eğin.</li>
	<li>Numuneyi 0° 'ye (yani elektron ışını sütununa dik) eğin ve Pt (Şekil 5A)kullanarak lamelleri manipülatör iğnesine takın.</li>
	<li>Mikromanipülatöre takıldıktan sonra, lamelleri son kesimle substrattan ayırın ve mikromanipülatörü yavaşça geri çekin (Şekil 5B).</li>
	<li>Işını ızgara çubuğundaki önyargılı çipin üst kenarına, lamel montaj konumuna odaklayın.</li>
	<li>Lamelleri manipülatör iğnesi ile önyargılı çipe doğru yavaşça getirin (Şekil 6A).</li>
	<li>Lamel, önyargılı talaşın üst kenarındaki 17 μm boşluğun ortasına hizalayın. Talaş yüzeyine zar zor dokunana kadar yavaşça aşağı doğru hareket ettirin ve Lamel'in alt kenarlarını Pt(Şekil 6B)kullanarak çipe kaynaklayın.</li>
	<li>Mikromanipülatörü silikon frezeleme ile lamelden arındırın ve mikromanipülatörü geri çekin.</li>
	<li>Lamellerin üst kenarlarını Pt izleri ile elektrik bağlantıları için önyargılı çipin iki elektroduna bağlayın (Şekil 6C). NOT: TE ve BE bu noktada hem sol hem de sağ tarafta kısa devredir.</li>
	<li>Lamel'in orta bölgesini önce 300 pA kullanarak, sonra da 100 pA iyon kirişi ile incelterek, paralel yüzler ve düzgün bir kalınlık sağlamak için numuneyi 2° öne ve arkaya yatırarak lamel kalınlığını 100 nm'den daha az(Şekil 6D)yapın.</li>
	<li>İyon ışını hasarlı tabakayı Ga ışını ile her iki yüzdeki yüzeye 5° açıyla 5 kV'lik voltajı hızlandırarak parlatın.</li>
	<li>Etkin bölgeden BE'den TE'ye geçerli bir yol oluşturmak için inceltilmiş bölgede izolasyon kesikleri olan cihazın üst ve alt elektrotları arasındaki kısa bağlantıyı kaldırın (Şekil 7A).</li>
	<li>Taraflı çipi lamel ile taraflı talaş tutucusuna monte edin ve ardından önyargılı talaş tutucuyu TEM odasına yükleyin.</li>
	<li>Kabloları yanlı talaş tutucusundan kaynak ölçüm cihazına ve bir kontrol bilgisayarına bağlayın. NOT: Deneme sırasında gerginliği azaltmak ve titreşimleri en aza indirmek için bağlantı kablolarını dikkatlice yerleştirin.</li>
	<li>TEM hazne basıncının 4e-5 Torr'a düşmesini bekleyin ve ardından ODAK, astigmate ve TEM kontrol düğmelerini kullanarak elektron ışınını lamel yüzeyinin bir kesitine hizalayın.</li>
	<li>Farklı sapma gerilimlerinde voltaj süpürmeleri veya sabit voltaj uygulayın ve TEM mikro grafiklerini yerinde toplayın. NOT: Kırınım desenleri, elektron kırınımı X-ışını spektroskopisi (EDX) ve elektron enerji kaybı spektroskopisi (EELS) haritalaması ile ilgili veriler de yerinde farklı sapma gerilimlerinde toplanabilir.</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>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Bu makalede, cihaz için imalat süreci de dahil olmak üzere iletim elektron mikroskopisi ile yerinde önyargı, taraflı talaş montajı için gridbar tasarımı, önyargılı çip üzerine lamel hazırlama ve montaj ve yerinde önyargılı TEM protokolleri açıklanmaktadır.
Çapraz çubuk yapılarına kadar kolayca ölçeklendirilebilen çapraz noktalı cihazların imalat metodolojisi açıklanmıştır. Vanadium oksitin ti kapaklanması, amorf vanadium oksiti dahil etmek için gereklidir...

Direnç değişim oksit bellekleri, uyumlu anahtarlama hızı, daha küçük hücre yapısı ve yüksek kapasiteli üç boyutlu (3D) çapraz çubuk dizilerinde tasarlanma yeteneği nedeniyle yeni bellek ve mantık mimarileri için yapı taşı olarak giderek daha fazla kullanılmaktadır1. Bugüne kadar, dirençli anahtarlama cihazları için birden fazla anahtarlama türü bildirilmiştir2,3. Metal oksitler için yaygın anahtarlama davranışları tek kutuplu, bipolar, tamamlayıcı dirençli anahtarlama ve uçucu eşik anahtarlamadır. Karmaşıklığa ek olarak, tek hücrenin çok işlevli dirençli anahtarlama performansının yanı sıra4,5,6gösterdiği bildirilmiştir.
Bu değişkenlik, farklı bellek davranışlarının kökenlerini anlamak için nanoyapısal araştırmalara ve pratik yardımcı program için açıkça tanımlanmış duruma bağlı anahtarlama geliştirmek için ilgili anahtarlama mekanizmalarına ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir. Anahtarlama mekanizmalarını anlamak için yaygın olarak bildirilen teknikler, X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS)7,8, nano ölçekli ikincil iyon kütle spektroskopisi (nano-SIMS)6,tahribatsız fotolüminesans spektroskopisi (PL)8,cihazların fonksiyonel oksit kalınlığının farklı boyut ve kalınlığında elektriksel karakterizasyon, nanoindentasyon7, iletim elektron mikroskopisi (TEM), enerji dağıtıcı X-ışını spektroskopisi (EDX) ve tem odasında kesitsel lamel üzerinde elektron enerji kaybı spektroskopisi(EELS) 6,8. Yukarıdaki tüm teknikler anahtarlama mekanizmaları hakkında tatmin edici içgörüler sağlamıştır. Bununla birlikte, tekniklerin çoğunda, tüm anahtarlama davranışını anlamak için bozulmamış, elektroformlanmış, ayarlanmış ve sıfırlama cihazları da dahil olmak üzere analiz için birden fazla örnek gereklidir. Bu deneysel karmaşıklığı arttırır ve zaman alıcıdır. Ayrıca, hata oranları yüksektir, çünkü bir cihazda birkaç mikron boyutunda bir alt ölçek filamenti bulmak zordur. Bu nedenle, in situ deneyleri, gerçek zamanlı deneylerde kanıt sağladıkları için çalışma mekanizmalarını anlamak için nanoyapısal nitelemelerde önemlidir.
Sunulan metal-yalıtkan-metal (MIM) asimetrik dirençli anahtarlama çapraz-nokta cihazları yığınları için elektrik yanlılığı ile yerinde TEM yürütmek için bir protokoldür. Bu protokolün birincil amacı, bir odak iyon ışını (FIB) kullanarak lamel hazırlama için ayrıntılı bir metodoloji sağlamak ve TEM ve elektrik yanlılığı için yerinde deneysel kurulum sağlamaktır. Süreç, karışık fazlı amorf vanadium oksit ( a -VOx)4'e dayanan asimetrik çapraz nokta cihazlarının temsilibirçalışması kullanılarak açıklanmaktadır. Ayrıca, standart mikro nano fabrikasyon prosesleri kullanılarak kolayca çapraz çubuklara kadar ölçeklendirilebilen bir-VOxiçeren çapraz nokta cihazlarının imalat süreci de sunulmaktadır. Bu imalat işlemi, suda çözünen bir-VOx çapraz çubuklarına dahil olduğu için önemlidir.
Bu protokolün avantajı, sadece bir lamel ile, en az üç cihazın veya lamellerin gerekli olduğu diğer tekniklerden farklı olarak TEM'de nanoyapısal değişikliklerin gözlemlenebilmesidir. Bu, süreci önemli ölçüde basitleştirir ve gerçek zamanlı operasyonlardaki nanoyapısal değişikliklerin güvenilir görsel kanıtını sağlarken zaman, maliyet ve çabayı azaltır. Ek olarak, standart mikro-nano imalat süreçleri, mikroskopi teknikleri ve aletleri ile yeniliklerini oluşturmak ve araştırma boşluklarını gidermek için yenilikçi yollarla tasarlanmıştır.
Burada bir-VOxtabanlı çapraz nokta cihazları için açıklanan temsili çalışmada, yerinde TEM protokolü, apolar ve uçucu eşik anahtarlama4arkasındaki anahtarlama mekanizmasını anlamaya yardımcı olur. Yerinde önyargı sırasında bir-VOx'teki nanoyapısal değişiklikleri gözlemlemek için geliştirilen süreç ve metodoloji, sadece lamel montaj çipini değiştirerek ve metal yalıtımlı metal sandviçli bir yapıda iki veya daha fazla fonksiyonel malzeme katmanı da dahil olmak üzere diğer malzemelere kolayca yerinde sıcaklığa ve yerinde sıcaklığa ve önyargıya kadar genişletilebilir. Alttaki çalışma mekanizmasının ortaya olmasına ve elektriksel veya termal özelliklerin açıklanmasına yardımcı olur.

<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

Dirençli anahtarlamalı çapraz çubuk mimarisi, düşük maliyetli ve yüksek yoğunluklu faydalar nedeniyle dijital bellekler alanında oldukça arzu edilir. Farklı malzemeler, kullanılan malzemenin içsel yapısı nedeniyle dirençli anahtarlama özelliklerinde değişkenlik gösterir ve alttaki çalışma mekanizmaları nedeniyle alanda tutarsızlıklara yol açmaktadır. Bu, nanoyapısal gözlemleri kullanarak mekanizmaları anlamak için güvenilir bir tekniğe duyulan ihtiyacı vurgulamaktadır. Bu protokolde, iletim elektron mikroskopisi (TEM) kullanılarak elektriksel sapma sonucu in situ nanoyapı analizinin ayrıntılı bir süreci ve metodolojisi açıklanmaktadır. Gerçek zamanlı bellek işlemlerinde altta kalan nanoyapısal değişikliklerin görsel ve güvenilir kanıtlarını sunar. Ayrıca amorf vanodyum oksit içeren asimetrik çapraz çubuk yapılar için imalat ve elektriksel karakterizasyon metodolojisi de dahildir. Vanadium oksit filmler için burada açıklanan protokol, metal-dielektrik-metal sandviç yapıdaki diğer malzemelere kolayca uzatılabilir. Dirençli anahtarlama çapraz çubuklarının, çalışma mekanizmalarının anlaşılması göz önüne alındığında, yeni nesil bellek cihazları için programlanabilir mantık ve nöromorfik devrelere hizmet ettiği öngörülmektedir. Bu protokol, her türlü dirençli anahtarlama malzemesinde anahtarlama mekanizmasını güvenilir, zamanında ve uygun maliyetli bir şekilde ortaya koyar ve böylece cihazın uygulanabilirliğini tahmin eder.

a-VOx çapraz nokta cihazları için bu protokol kullanılarak elde edilen sonuçlar Şekil 8'de açıklanmıştır. Şekil 8A bozulmamış lamel TEM mikrografisini göstermektedir. Burada kırınım desenleri (inset) oksit filminin amorf doğasını gösterir. Yerinde TEM ölçümleri için alt elektrot (BE) pozitif taraflı ve üst elektrot (TE) topraklanmış olarak 20 mV adımda 25 mV'dan başlayarak 8 V'ye kadar kontrollü geril...

Watch this Scientific Journal Video about In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx at JoVE.com

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

Burada, istiflenmiş metal-yalıtkan-metal yapısı için iletim elektron mikroskopisi (TEM) ile yerinde önyargı sırasındaki nanoyapısal değişikliklerin analiz edildiği bir protokol sunulmaktadır. Yeni nesil programlanabilir mantık devreleri ve nöromimicking donanımları için dirençli anahtarlama çapraz çubuklarında, temel çalışma mekanizmalarını ve pratik uygulanabilirliklerini ortaya çıkarmak için önemli uygulamalara sahiptir.

Karışık Fazlı a -VOx'e Dayalı Asimetrik Çapraz Çubukların Önyargılı ve İmalatlı Yerinde İletim Elektron Mikroskopisi

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

in-situ-transmission-electron-microscopy-with-biasing-fabrication

Research

JoVE Journal

Engineering

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

4.0K Görüntüleme.  RMIT University. Burada, istiflenmiş metal-yalıtkan-metal yapısı için iletim elektron mikroskopisi (TEM) ile yerinde önyargı sırasındaki nanoyapısal değişikliklerin analiz edildiği bir protokol sunulmaktadır. Yeni nesil programlanabilir mantık devreleri ve nöromimicking donanımları için dirençli anahtarlama çapraz çubuklarında, temel çalışma mekanizmalarını ve pratik uygulanabilirliklerini ortaya çıkarmak için önemli uygulamalara sahiptir.

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

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.

Sıvı Hücre Transmisyon Elektron Mikroskobu kullanarak Sıvılarda Malzemelerin Dinamik Süreçler Revealing

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

Mühendislik

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.

Transmisyon Elektron Mikroskobu Situ Zamana bağlı Dielektrik Dağılımı In: Bir imkanı Mikroelektronik aygıtlar Başarısızlık Mekanizması Anlayın

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.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve<em&gt; In Situ</em&gt; Morfoloji Karakterizasyonu

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.

Tarama Transmisyon Elektron Mikroskobu kullanılarak Sıvı Nano-ölçekli Nesnelerin dinamik Süreçlerinin İncelenmesi

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.

Transmisyon elektron mikroskobu mikroorganizmaların seri Ultrathin bölümler elde etmek için bir yöntem

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.

LiPON tabanlı katı hal lityum-iyon Nanobatteries in Situ test etmek için odaklı iyon kiriş imalatı

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.

Esnek görüntü sensörü imalatı Lateral NIPIN Phototransistors dayalı.

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.

Ex Situ ve yapısal dönüşümleri in Situ soruşturma yöntemleri: Metalik gözlük kristalleşme olgusu

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.

Silikon nitrür membranlar üzerinde manyetik nanoyapıları imalatı transmisyon mikroskopisi teknikleri kullanarak manyetik girdap etütler

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.

Tek basamaklı nanometre elektron ışını litografi bir sapma düzeltilmiş tarama transmisyon elektron mikroskobu ile

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