Amélioration de la compréhension du fonctionnement des mémoires non-volatiles de type RRAM

La mémoire non-volatile stocke l’information dans ses cellules de stockage lorsque la tension électrique est modifiée. En fonction de la valeur de la résistance, les états logiques peuvent être représentés par les valeurs binaires 0 ou 1. Avec la mémoire non-volatile, les informations sont conservées sans alimentation, par exemple lorsque l’ordinateur est éteint. Depuis quelques années, le principe de la mémoire résistive à accès aléatoire (Resistive Random Access Memory, RRAM) est connu, néanmoins ce type de mémoire non-volatile n’est pas encore utilisé à grande échelle comme capacité de stockage. Ceci est dû au fait que, jusqu’à aujourd’hui, il est difficile de produire de façon identique ce type de matériau et que son comportement lors d’une commutation de la résistance est complexe.

Pour cette raison, les chercheurs de Darmstadt ont voulu observer quelles propriétés physiques du matériau influent sur la commutation résistive dans la mémoire en étudiant la structure cristalline de l’oxyde d’hafnium et notamment l’effet de lacunes en atomes d’oxygène dans la charpente cristalline.

Par un procédé de production spécifique des semi-conducteurs, l’épitaxie moléculaire, une structure RRAM dans laquelle la fraction d’atomes d’oxygène a pu être définie, a été produite. Ainsi, les lacunes des atomes d’oxygène dans la structure cristalline des différents échantillons étaient contrôlées et c’est l’effet de la variation de ces lacunes qui a été étudié sur la résistance de chaque cellule et son comportement de commutation. Les résultats ont montré un lien direct entre réseau des atomes d’oxygène et variation de la résistance. Un modèle a finalement été développé afin de décrire l’effet des lacunes sur les différents états de commutation, qui étaient des effets simplement supposés jusqu’à présent dans la bibliographie scientifique.

La meilleure compréhension de l’effet des lacunes des atomes d’oxygène sur le comportement des semi-conducteurs pourrait être mise à profit dans le futur afin de produire des éléments RRAM à l’échelle industrielle qui seront utilisés dans les véhicules, les téléphones mobiles ou les réfrigérateurs par exemple.

Cette étude fait partie du projet européen PANACHE qui est consacré au développement des futures technologies de mémoires non-volatiles. Ce projet est doté d’un budget total de 225 millions d’euros provenant de l’Union européenne et de subventions nationales telles que celles du ministère fédéral de l’Enseignement et de la Recherche en Allemagne.

Source : « Die Lückengestütztes Gedächtnis – TU Darmstadt erweitert Grundlagenwissen zu nicht-flüchtigen Speichern », communiqué de presse de l’Université technique de Darmstadt, 07/07/2016 – https://www.tu-darmstadt.de/vorbeischauen/aktuell/einzelansicht_183936.de.jsp

Rédacteur : Luc Massat, luc.massat[at]diplomatie.gouv.fr – www.science-allemagne.fr