Strukturelle und chemische Nanoanalyse an memristiven Bauelementen

• Antragsteller: Professor Dr. Lorenz Kienle
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239767484

Nanoskopische Analysen sind der Schlüssel zum grundsätzlichen Verstehen und wissensbasierter Verbesserung von memristiven Bauteilen. Aus diesem Grund konzentriert sich das Teilprojekt B2 auf chemische und strukturelle Untersuchungen nanoskaliger Strukturen, welche memristive Schalt- und Versagensmechanismen durch ihre inhärenten Materialeigenschaften bedingen. Die für die Forschergruppe relevanten verschiedenen Entwürfe memristiver Bauteile erfordern die Anwendung spezieller und komplementärer Analysetechniken der Transmissionselektronenmikroskopie. Dies beinhaltet unter anderem hochauflösende Bildgebung, Elektronenbeugung sowie röntgen- und elektronenspektroskopische Methoden. Als Voraussetzung gilt hierbei die erfolgreiche Entwicklung der Probenvorbereitung, damit diese artefaktfrei für jedes spezifische Design bleibt. Daher wurde eine synergistische Verbindung mit den Projekten der Bauteilfertigung (A1, A2) hergestellt und zu den jeweiligen Bauteilen liefern die generierten Ergebnisse die Struktur-Eigenschaftsbeziehung. Letztere werden weiterhin durch Bauteilsimulationen (B1) verifiziert, welche auch wiederum die Ergebnisse der nanoskopischen Analyse als Eingangsgrößen verwenden. Die Analysen decken einen breiten Bereich von Längenskalen ab, da die Strukturen von Interesse von einigen wenigen Angstrom (z. B. elektrisch geladene Defekte) über die Nanoskala (z. B. isolierende Schichten) bis hin zu Mikrometern (z. B. Querschnitte ganzer Bauteile oder Netzwerke) reichen. Abgesehen von hochentwickelten ex situ Analysen sind auch in situ Beobachtungen an horizontalen Bauteilen geplant. Diese könnten es ermöglichen, die strukturellen Veränderungen während des memristiven Schaltens dynamisch zu beobachten.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2093: Memristive Bauelemente für neuronale Systeme