Mott insulators for memory technologies : V2O3Cr thin films characterization and integration

Isolants de Mott pour les technologies mémoire : caractérisation et intégration de couches minces de V2O3Cr

• Auteur / Autrice : Léo Laborie
• Direction : Benoît Corraze, Eric Jalaguier, Julien Tranchant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 11/05/2023
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Ahmad Bsiesy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Viart
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Bouquet, Damien Deleruyelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Isolants électriques

Mots clés libres

Mémoires non-volatiles

Transition résistive

Non-volatile memories

Resistive transition

Résumé

A l’ère du Big Data et de l’internet des objets, les besoins grandissants d’une électronique embarquée moins énergivore pressent le développement de nouveaux composants mémoires. La découverte de transitions résistives déclenchées par un champ électrique dans les isolants de Mott fait de ces matériaux des candidats prometteurs pour la réalisation de mémoires résistives. Pour comparer leurs performances avec les autres types de mémoires émergentes, il faut développer des méthodes de fabrication compatibles avec un environnement micro- électronique. Dans ces travaux, nous explorons deux voies de synthèse de l’isolant de Mott V2O3:Cr, par pulvérisation cathodique magnétron et par dépôt par faisceau d’ions. Les résultats sur le matériau déposé par pulvérisation cathodique magnétron sont dans la continuité des précédentes études, et confirment la possibilité d’un transfert vers des réticules de tests avancés. Le matériau déposé par faisceau d’ions est compatible avec la technologie oxyde de silicium. L’étude des dispositifs permet l’identification de plusieurs types de transitions résistives, dont certaines non-attribuées à une transition de Mott, et jusqu’alors peu documentées

There is an increasing need of energy efficient embedded memory, designed for memory demanding tasks such as deep learning. New memory components fulfilling these requirements are being developed. Because of the discovery of field driven resistance transitions in Mott insulators, there are now seen as promising candidates. To compare their performances with other emerging memories, new process flows that are compatible with Si CMOS technologies must be developed for these materials. This study explores two type of synthesis methods for the Mott insulator V2O3:Cr: magnetron sputtering and ion beam deposition. Our results on magnetron sputtering based devices agree with previous studies, which allows the transfer toward more advanced test vehicles. The ion beam sputtered thin films fabrication are compatible with CMOS technology. In such fabricated devices, we identified several types of resistive transitions. Some of these transitions are not based on a Mott transition mechanisms