Cellules ReRAM

  Re-RAM cellsLa conductivité électrique de certains matériaux peut être modifiée par l’application de tensions adéquates. Une tension plus faible permet ensuite de lire les informations stockées précédemment. Notre activité porte sur l'étude de tels matériaux, en vue de leur application potentielle au stockage de l'information sous forme de mémoires résistives non volatiles (Re-RAM). Cette activité peut se décomposer en trois axes : 

  • - Un axe mécanismes : recherche de la compréhension des phénomènes physico-chimiques qui sont à l'origine des modifications des propriétés de conduction électrique des matériaux étudiés,
  • - un axe étude de l’applicabilité des dispositifs : détermination de paramètres électriques importants relatifs à l’applicabilité aux mémoires (cinétique de commutation, endurance, stabilité…)
  • - Un axe matériaux : recherche de matériaux qui présentent des propriétés potentiellement prometteuses, en vue du stockage d'information à haute densité.
  Mémoire re-ram

Figures de gauchee à droite :
a) exemple de dispositif d’étude (AFM à pointe conductrice),
b) courbe courant-tension typique, illustrant une commutation réversible entre deux états extrêmes de résistance (Adv.Mat. 2011)  
c) modification progressive de la résistance par des impulsions de tension (qq ms) : application potentielle aux mémoires Re-RAM avec stockage de l’information sur plusieurs niveaux (Sci. Rep. 2015).

Axe mécanismes :

Il s'agit de comprendre les mécanismes réactionnels à l'origine des modifications (espèces oxydées, réduites, diffusées, …). Pour cela, les études s'appuient sur des :

  • - caractérisations structurales des matériaux par diffraction de rayons X (XRD : au LPS et à l’IEF)
  • - études par spectrométrie de masse (SIMS : à l’UVSQ)
  • - études par Microscopie à transmission (TEM : au LPS)
  • - études par analyses XPS (au GeePs)
  • - études sous environnement contrôlé (CP-AFM Enviroscope : au GeePs)

Axe étude de l’applicabilité des dispositifs :

Il s'agit d'étudier divers paramètres relatifs à l'applicabilité potentielle aux mémoires non volatiles, des matériaux et dispositifs (réalisés par lithographie à l’IEF et par FIB au LPS). Ces études portent notamment sur :

  • - l’aptitude à la modificabilité : modifications nanométriques de la conductivité en surface, par CP-AFM
  • - la détermination des tensions-seuils: à partir desquelles les modifications s’enclenchent (courbes i(v) sur dispositifs micrométriques (CP-AFM), ou sur dispositifs macroscopiques (fils soudés))
  • - la cinétique de commutation : évolution de la résistance des dispositifs en fonction de trains d’impulsions,
  • - l'endurance: cycles de commutations par impulsions de tension,
  • - la stabilité des informations à haute température (>100°C) : par CP-AFM sous environnement contrôlé

Axe matériaux :

Il s'agit de rechercher les matériaux susceptibles d'être de bons candidats potentiels pour les mémoires non volatiles. Sont privilégiés les matériaux d’intercalation (dont certains types d’oxydes à valence mixte), plusieurs paramètres entrant en jeu, tels que par exemple la méthode d'élaboration (PLD, pulvérisation) dans le cas des couches minces, ou la stœchiométrie des matériaux.


Collaborations : LPS, IEF, ICMMO, LITEN / CEA de Grenoble, Université de Chypre.

Projets : COMMUTLICO (Nano’K), OXCOM (Labex NanoSaclay), AXION (Flagship porté par CNRS-THALES)