Memristiv Programmierbare Transistoren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Stefan Tappertzhofen
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521341740

Die heute dominierende Flash-Speicher-Technologie basiert auf Floating-Gate Transistoren. Beim Design des Gate-Dielektrikums von Floating-Gate-Transistoren muss ein Trade-Off zwischen der Fähigkeit eines schnellen Schreibzugriffs und einer langen Zustand-Stabilität (state retention) eingegangen werden. Kürzlich haben wir einen Prototypen eines neuartigen programmierbaren Transistors, den memristively programmable transistor (memTR), vorgestellt. Da der Zustand bei memTRs durch nanoionisch Prozesse und nicht durch das Speichern von Ladung kodiert wird, ergibt sich das Potential, neuartige programmierbare Transistoren mit schnellem Schreibzugriff, langer Zustands-Stabilität und gleichzeitig hoher Programmier-Zyklenfestigkeit entwickeln zu können. Bei einem memTR handelt es sich im Wesentlichen um eine innovative Kombination aus einem Transistor und einem auf dem Gate integrierten resistiven Schalter (oft auch memristiver Schalter oder Memristor genannt). Diese Bauelemente weisen einen schnellen und energiesparenden Schreib- und Lesezugriff auf. Dank ihres analogen und nicht-linearen Verhaltens werden sie darüber hinaus auch vermehrt im Bereich Neuromorphik eingesetzt. Im Rahmen dieses Projekts sollen die ersten Proof-of-Concept Transistoren hinsichtlich ihrer elektrischen Performance (insb. Programmierbarkeit und Programmier-Geschwindigkeit) genauer untersucht und optimiert werden. Hierfür werden vornehmlich BEOL-kompatible Herstellungsprozesse eingesetzt. Die gefertigten Bauelemente werden dabei eingehend elektrisch, spektroskopisch und mikroskopisch hinsichtlich ihrer fundamentalen Funktionalität und einer weiteren Bauteil-Optimierung untersucht. Aufbauend auf diesen Arbeiten werden memTRs für den Einsatz in neuartigen Anwendungen im Bereich der Neuromorphik experimentell untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen