Khóa luận tốt nghiệp chế tạo và khảo sát tính chất đảo điện trở của vật liệu cystamine CSH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MÔN VẬT LIỆU NANO & MÀNG MỎNG  co ng MSSV: 1419097 c om TRẦN NGỌC HIẾU an KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ng th ĐỀ TÀI: du o “CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH cu u CHẤT ĐẢO ĐIỆN TRỞ CỦA VẬT LIỆU CYSTAMINE (CSH)” Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM KIM NGỌC TP HỒ CHÍ MINH, 07.2018 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MÔN VẬT LIỆU NANO & MÀNG MỎNG c om  TRẦN NGỌC HIẾU co ng MSSV: 1419097 an KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ng th ĐỀ TÀI: du o “CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT cu u ĐẢO ĐIỆN TRỞ CỦA VẬT LIỆU CYSTAMINE (CSH)” Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM KIM NGỌC TP HỒ CHÍ MINH, 07.2018 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt LỜI CẢM ƠN Con cảm ơn bố mẹ sinh con, dõi theo bước đi, động viên giúp đỡ vượt qua khó khăn sống Anh cảm ơn em gái anh vượt qua khó khăn mà thời gian qua Em cảm ơn anh chị gia đình cho em lời khuyên đáng trân trọng em gặp vấn đề khó giải .c om Em chân thành cảm ơn cô TS Phạm Kim Ngọc giúp đỡ em vấn đề học tập, tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện định hướng cho em thực khóa luận tốt nghiệp Em xin trân trọng cảm ơn thầy cô khoa Khoa học Công nghệ Vật liệu ng truyền đạt cho em học quý báu, dìu dắt em thời gian em ngồi ghế nhà trường Em xin chân thành cảm ơn Trung tâm nghiên cứu vật liệu cấu co trúc Nano phân tử (INOMAR) hỗ trợ em thực phép đo suốt thời an gian làm khóa luận vừa qua th Cảm ơn em Mai Minh Giao anh vượt qua thời gian năm học vừa qua, chia sẻ khó khăn mà anh gặp phải phải sống sống xa nhà ng Anh cảm ơn em phịng thí nghiệm Tổng hợp vật liệu Màng mỏng du o bên cạnh, giúp đỡ anh thời gian anh làm khóa luận phịng thí nghiệm vừa qua Cuối cùng, em xin cảm ơn tất người động viên em cố gắng, u em hết chặng đường năm đại học để làm hành trang cho tương lai vững cu bước tiếp đường chọn i CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv c om DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC HÌNH ẢNH v MỞ ĐẦU CHƯƠNG ng co 1.1 TỔNG QUAN Tổng quan trở nhớ RRAM Khái niệm nhớ đảo điện trở RRAM 1.1.2 Quá trình đảo điện trở thuận nghịch nhớ RRAM 1.1.3 Cơ chế truyền dẫn điện tích ng th an 1.1.1 Vật liệu ứng dụng nhớ đảo điện trở RRAM 1.3 Tổng quan Cystamine u du o 1.2 cu CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 11 1.4 Hóa chất thiết bị 11 1.5 Các phương pháp phân tích 12 1.6 Quy trình chế tạo điện cực linh kiện 14 1.6.1 Quy trình chế tạo điện cực 14 1.6.2 Quy trình chế tạo linh kiện 15 1.7 Kết phân tích bề mặt 16 ii CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.7.1 tinh Kết phân tích XRD màng Ag sau lắng đọng đế thủy 16 1.7.2 Kết phân tích bề mặt (SEM) 18 1.7.3 Kết phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FTIR 19 1.7.4 Kết phân tích Raman 21 Kết khảo sát đặc trưng dòng (I-V) 24 c om 1.8 Các khoảng phân tích 25 1.8.2 Cơ chế đảo điện trở ứng với khoảng -0,2÷0,2V 28 ng 1.8.1 co KẾT LUẬN, HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 39 cu u du o ng th an TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 iii CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ Tên tiếng Anh viết tắt Tên tiếng Việt Resistive random-access RRAM Bộ nhớ đảo điện trở memory [1] Cystamine Dihydrochloride Cystamine Dihydrochloride Fourier-transform infrared Phương pháp phổ hồng ngoại biến spectroscopy đổi Fourier FTIR Kính hiển vi điện tử quét Scanning electron microscope scattering Phương pháp phổ Raman tăng cường co Surface-enhanced Raman SERS ng SEM c om CSH bề mặt High-resistance State Trạng thái điện trở cao LRS Low-resistance State Trạng thái điện trở thấp a.u arbitrary unit th an HRS cu u du o ng Đơn vị tùy ý iv CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Danh mục dụng cụ thiết bị 11 Bảng 2.2 Các hóa chất 12 Bảng 2.3 Bảng thống kê kết tính tốn với phần mềm X’pert Highscore Plus 17 c om Bảng 2.4 Bảng vị trí số sóng kiểu dao động đặc trưng phổ FTIR 19 Bảng 2.5 Bảng vị trí số sóng kiểu dao động đặc trưng phổ Raman 21 co ng DANH MỤC HÌNH ẢNH an Hình 1.1 Cấu trúc tế bào RRAM th Hình 1.2 Sự đảo điện trở nhớ đảo điện trở (a) Biến đổi đơn cực, (b) Biến đổi lưỡng cực ng Hình 1.3 Các chế dẫn điện linh kiện RRAM du o Hình 1.4 Ơxít ngun tố (được tơ màu) ứng dụng việc chế tạo linh kiện trở nhớ RRAM u Hình 1.5 Mơ hình phân tử CSH (theo Acros Organic) cu Hình 2.1 Hình (a) Mơ hình màng Ag hình (b) hình ảnh thực tế màng Ag/Thủy tinh tổng hợp phương pháp phún xạ magnetron DC 14 Hình 2.2 Quy trình chế tạo linh kiện có cấu trúc Al/CSH/Ag/Thủy tinh 15 Hình 2.3 Hình ảnh giản đồ nhiễu xạ tia X màng Ag đế thủy tinh 16 Hình 2.4 Hình chụp SEM bề mặt (a) màng Ag/Thủy tinh (b) sau màng Ag/Thủy tinh phủ CSH 18 Hình 2.5 Phổ FTIR (a) CSH dạng bột (b) màng CSH Ag 19 v CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hình 2.6 Phổ Raman (a) CSH bột (b) phủ CSH màng Ag 21 Hình 2.7 Cấu hình liên kết CSH màng Ag 23 Hình 2.8 Sơ đồ bố trí hệ đo với điện cực đáy Ag, điện cực đỉnh Al 24 Hình 2.9 Đồ thị đường đặc trưng I-V với khoảng khác 25 c om Hình 2.10 Đồ thị khảo sát trạng thái HRS LRS chế độ vòng lặp (100 cycles) với khoảng (a) -0,2÷0,2V, (b) -0,5÷0,5V, (c) -1÷1V, (d) -2÷2V 26 Hình 2.11 Thể phân bố vị trí set reset RRAM khoảng 0,2÷0,2V 27 ng Hình 2.12 Đồ thị biểu trình đảo điện trở ứng với khoảng -0,2÷0,2V 28 an co Hình 2.13 Đồ thị q trình set, dịng dẫn tăng đột ngột, đạt ngưỡng 𝐼𝐶 = 10 − 3𝐴 29 th Hình 2.14 Đồ thị mơ tả tương quan J~E theo mơ hình tốn khoảng 0,2V→0V 30 ng Hình 2.15 Đồ thị mối tương quan J~E trình áp 0V→-0,2V 31 du o Hình 2.16 Đồ thị mô tả tương quan J E khoảng 0V→-0,05V 32 u Hình 2.17 Đồ thị mô tả tương quan J E khoảng -0,07V→-0,2V 33 cu Hình 2.18 Đồ thị tương quan J~E khoảng -0,2V→0V 34 Hình 2.19 Cơ chế truyền dẫn điên tử protein dựa mô hình xuyên ngầm (a) chế super-exchange (multi-step tunneling), (b) chế dao động cộng hưởng Flickering, (c) chế nhảy (hopping) 35 Hình 2.20 Mơ hình q trình set hình thành dịng dẫn 37 Hình 2.21 Q trình reset dịng dẫn vật liệu RRAM 38 vi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC MỞ ĐẦU Trong tương lai kết hợp điện tử sinh học ngày chặt chẽ cho ứng dụng công nghệ điện tử đến quy mô nguyên tử tiến nhanh chóng hệ thống, tế bào sinh học phân tử Trong thập kỷ tới, công nghệ điện tử giúp phục hồi thị lực đảo ngược tác dụng chấn thương tủy sống c om bệnh tật; cho thiết bị tích hợp (lab-on-a-chip) phép chẩn đốn y tế mà khơng cần phòng khám phát tác nhân sinh học tức thời [2] Thêm vào tương lai của thiết bị điện tử hướng tới khả uốn dẻo ng (flexible devices) Các nghiên cứu khả chế tạo linh kiện nhớ dựa co loại vật liệu polymer hay vật liệu sinh học ADN tiến hành qua số nghiên cứu [3]–[6] tiềm ứng dụng rộng rãi tương lai với ưu điểm an vượt trội cấu trúc protein Ví dụ nhà khoa học thuộc viện Công nghệ th Khoa học Birla – BITS, Pilani, Ấn Độ công bố khả lưu trữ 102 tetrabytes ng liệu vào 1gram vật liệu DNA trạng thái khô (dry DNA) năm 2013 theo du o tính tốn lý thuyết lưu trữ 455 exabytes 1gram DNA [7] Trong thời gian gần vật liệu cystamine (CSH) tiến hành nghiên cứu cu u sử dụng loại đầu thu sinh học để ứng dụng cảm biến sinh học nhằm phát ung thư [8]–[11] Tuy nhiên phương pháp nghiên cứu tiếp cận theo hướng đánh dấu sinh học hay sử dụng phương pháp đo điện áp xung vi sai (differential pulse voltammetry – DPV) phức tạp [10], [12], [13] Để tiếp cận theo hướng dễ dàng để ứng dụng cảm biến sinh học, khóa luận chúng tơi thực đề tài “Chế tạo khảo sát tính chất đảo điện trở vật liệu Cystamine (CSH)” để hướng tới ứng dụng cảm biến sinh học trở nhớ cách đơn giản dễ dàng SVTH: TRẦN NGỌC HIẾU MSSV: 1419097 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan trở nhớ RRAM c om 1.1.1 Khái niệm nhớ đảo điện trở RRAM ng Hình 1.1 Cấu trúc tế bào RRAM co Resistance Random Acess Memory (RRAM) loại nhớ không khả biến bên an cạnh loại nhớ tiềm phát triển khác nhớ thay đổi pha (Phase-change th random-access memory – PRAM), nhớ điện sắt (Ferroelectric random-access memory – FeRAM), nhớ từ trở (Magnetic random-access memory – MRAM) với ng nhiều ưu điểm so với loại nhớ phổ biến Flash du o (NOR-Flash, NAND-Flash) thời gian ghi xóa kích thước nhớ mà độ bền tương u tự nhớ Flash cu Bộ nhớ RRAM cấu tạo giống tụ điện, bao gồm lớp màng mỏng điện môi (Insulator) chế tạo kẹp hai điện cực (điện cực đỉnh đáy) kim loại (Metal) tạo thành cấu trúc Kim loại-Chất cách điện-Kim loại – MIM (Metal – Insulator – Metal) mơ tả hình 1.1 [14] Những ưu điểm bật so với loại nhớ khác: cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, khả xếp chặt cao (kích thước nhớ nhỏ), điện hoạt động thấp khả chuyển trạng thái nhanh (~10 ns) [14]–[17] SVTH: TRẦN NGỌC HIẾU MSSV: 1419097 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC cao lên trạng thái điện trở thấp Sự thay đổi dòng dẫn tương đối lớn ~103 hai trạng thái cho thấy có khác biệt lớn độ dẫn vật liệu hai trạng thái Quá trình 3: Quá trình áp từ 0V→-0,2V thực tiếp sau vật liệu cu u du o ng th an co ng c om đạt trạng thái điện trở thấp LRS Hình 2.15 Đồ thị mối tương quan J~E trình áp 0V→-0,2V Ở giai đoạn thấy có q trình truyền dẫn điện tích có khác biệt hồn tồn khoảng xác định là: 0V→-0,05V; -0,05V→-0,071V -0,074V→-0,2V chuyển trạng thái cách đột ngột khoảng ~0,073V từ trạng thái LRS trạng thái HRS thể reset (hay q trình xóa) linh kiện RRAM SVTH: TRẦN NGỌC HIẾU MSSV: 1419097 31 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC Tuy nhiên chúng tơi xét q trình truyền dẫn điện ứng với hai trình tổng quát 0V→-0,05V -0,05V→-0,2V: cu u du o ng th an co ng c om • 0V→-0,05V Hình 2.16 Đồ thị mô tả tương quan J E khoảng 0V→-0,05V Ở giai đoạn vật liệu trở nhớ trạng thái LRS Chứng tỏ đảo chiều điện trường giữ trạng thái điện vật liệu, điều chứng tỏ vật liệu có khả ứng dụng vào linh kiện trở nhớ Khi trạng thái LRS vậy, trình dẫn điện xảy theo định luật Ohm thể hình 2.16 với đồ thị đường thẳng tuyến tính có hệ số góc (slope) SVTH: TRẦN NGỌC HIẾU MSSV: 1419097 32 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC • -0,05V→-0,2V: Ở giai đoạn vật liệu xảy trình reset khoảng ~-0,07V đưa vật liệu trạng thái điện trở cao (HRS) trạng thái ban đầu vật liệu Quá trình reset xảy cách dứt khoát Sau xảy trình reset trạng thái điện trở cao, trình áp thực từ -0,07V→-0,2V phân tích qua đồ thị biểu diễn phương trình tốn mô tả qua du o ng th an co ng c om mục 1.1.3 Hình 2.17 Đồ thị mơ tả tương quan J E khoảng -0,07V→-0,2V cu u Khi xét mối tương quan J~E (hình 2.17a) đồ thị mối tương quan đường thẳng tuyến tính nhiên đường thẳng tuyến tính có hệ số góc (slope) 1,2 Điều cho thấy q trình dẫn điện tích vật liệu khơng phải q trình dẫn điện theo định luật Ohm nêu mục 1.1.3 Khi xét theo mơ hình tốn chế xun ngầm Fowler-Nordheim (hình 2.17b) ta nhận thấy đồ thị mơ tả đường thẳng tuyến tính có hệ số góc -0,097 (< 0), thỏa mãn với giả thiết chế xuyên ngầm Fowler-Nordheim SVTH: TRẦN NGỌC HIẾU MSSV: 1419097 33 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC  Kết luận: trình chế truyền dẫn điện tích thực theo chế xuyên ngầm Fowler-Nordheim Quá trình 4: Sau vật liệu xảy trình reset tiếp tục áp từ -0,2V→0V, vật liệu giữ trạng thái điện trở cao (HRS) Có thể nhận thấy trạng thái vật liệu lúc cu u du o ng th an co ng c om trở trạng thái tương tự trạng thái ban đầu Hình 2.18 Đồ thị tương quan J~E khoảng -0,2V→0V Ở trạng thái nhận thấy q trình dẫn điện tích xảy theo chế xuyên 𝐽 𝐸 𝐸 ngầm Fowler-Nordheim đồ thị mối tương quan ln ( 2) ~ biểu diễn đường thẳng tuyến tính có hệ số góc (slope = -0,13) < SVTH: TRẦN NGỌC HIẾU MSSV: 1419097 34 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC Qua q trình phân tích chúng tơi rút kết luận cấu trúc RRAM dựa vật liệu CSH cho đảo điện trở lưỡng cực, thay đổi trạng thái từ trạng thái điện trở cao (HRS) lên trạng thái điện trở thấp (LRS) diễn cách ổn đỉnh áp khoảng từ -0,2V÷0,2V Qua phân tích truyền dẫn điện tích vật liệu qua đường đặc trưng c om I-V với tham khảo nghiên cứu trước [36], giải thích chế truyền dẫn điện tử CSH hình thành dịng xuyên ngầm với chế giải Ký hiệu D: electron donor A: acceptor : mức lượng electron cu u du o ng th an co ng thích sau: Hình 2.19 Cơ chế truyền dẫn điên tử protein dựa mơ hình xun ngầm (a) chế super-exchange (multi-step tunneling), (b) chế dao động cộng hưởng Flickering, (c) chế nhảy (hopping) • Mơ hình xun ngầm super-exchange: Khi hàm sóng mức lượng vùng donor acceptor (theo học lượng tử) xảy cộng hưởng gây thay đổi nhiệt độ kBT Nghĩa mức lượng chúng giá trị nhiệt độ SVTH: TRẦN NGỌC HIẾU MSSV: 1419097 35 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC xảy xun ngầm cách trực tiếp electron từ vùng donor sang vùng acceptor (hình 2.19a) mà lượng electron nhỏ rào mức lượng trung gian [36] • Mơ hình dao động cộng hưởng Flickering: tương tự mơ hình xun ngầm superexchange, xảy hàm sóng tất mức lượng vùng donor, acceptor mức trung gian cộng hưởng (hình 2.19b) Khi electron dễ dàng c om vượt qua rào trung gian có lượng tương đương mức trung gian từ vùng donor sang acceptor [36] • Mơ hình nhảy hopping: Xảy mức lượng mức trung gian xảy ng cộng hưởng với mức lượng electron vùng donor (hình 2.19c), co electron nhảy qua mức lượng trung gian dần di chuyển vùng acceptor [36] Mơ hình phù hợp với di chuyển electron khoảng th an cách xa ng Cơ chế đảo điện trở: du o Qua kết đạt từ phép đo đặc trưng dòng I-V linh kiện RRAM phép phân tích đồ thị đặc trưng dịng đưa chế đảo điện trở u linh kiện RRAM mô tả kỹ đây: cu • Ban đầu, thực áp theo chiều dương, nghĩa điện cực Ag (Force) cấp dương, xảy trình oxi hóa Ag thành Ag+ theo phương trình phản ứng: 𝐴𝑔 − 1𝑒⁡ → 𝐴𝑔+ Lúc điện cực Ag xuất ion Ag+ tự do, theo chiều điện trường thoát khỏi điện cực Ag vào khối vật liệu CSH Do vật liệu CSH vật liệu hữu nên cấu trúc vật liệu cấu trúc xốp có nhiều lỗ hổng Ở ion Ag+ dễ dàng di chuyển cấu trúc theo chiều điện trường, nhiên xuất SVTH: TRẦN NGỌC HIẾU MSSV: 1419097 36 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC nhóm disulfide (-S-S-) nhóm amine (-NH2) tự cấu trúc đóng vai trị tâm bẫy ion, ion Ag+ bị giữ lại (hình 2.20a) Khi điện trường tiếp tục tăng lên, số lượng Ag bị oxi hóa thành ion Ag+ tăng lên di chuyển vào cấu trúc nhiều, lúc tâm bẫy ion dần bị lấp đầy Khi tâm bẫy bị lấp đầy, lúc lượng ion Ag+ tiếp tục tăng lên, di chuyển c om vào cấu trúc CSH tới điện cực đỉnh Al hình thành sợi filament Ag, lúc dịng dẫn tăng đột ngột xảy trình set, vật liệu CSH lúc chuyển trạng thái từ HRS sang LRS (hình 2.20b) Quá trình tương ứng với giai đoạn truyền dẫn ng điện tích theo chế SCLC thể đồ thị đường đặc trưng I-V co giải thích Khi tiếp tục giữ trình áp dương điện tử (electron) dễ an dàng di chuyển qua sợi filament từ điện cực đỉnh Al xuống điện cực đáy Ag (b) cu u (a) du o ng th hình thành dịng dẫn theo định luật Ohm Hình 2.20 Mơ hình q trình set hình thành dòng dẫn SVTH: TRẦN NGỌC HIẾU MSSV: 1419097 37 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC • Khi ta đảo chiều điện trường (hay áp âm), nghĩa điện cực Ag (Force) cấp âm Ban đầu, điện trường thấp chưa đủ khả để bẻ gãy sợi filament, trình dẫn điện qua sợi filament xảy theo định luật Ohm (hình 2.21a) Tuy nhiên, điện trường âm đủ lớn, sợi filament bị đứt gãy làm cho dịng dẫn giảm đột ngột, q trình reset xảy chuyển trạng thái vật liệu CSH từ LRS c om HRS Tuy xảy đứt gãy với sợi filament vị trí có xuất nhóm disulfide (-S-S-) nhóm amine (-NH2) tồn ion Ag+ đóng vai trò ng làm tâm bẫy điện tử Do độ dài phân tử CSH khoảng 10Å, trường hợp co electron dễ dàng xuyên ngầm qua cấu trúc cách di chuyển qua an tâm bẫy điện tử từ điện cực đáy Ag (mang điện tích âm) lên điện cực đỉnh ng th Al (mang điện tích dương), hình thành dịng xuyên ngầm (hình 2.21b) (b) cu u du o (a) Hình 2.21 Q trình reset dịng dẫn vật liệu RRAM SVTH: TRẦN NGỌC HIẾU MSSV: 1419097 38 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC KẾT LUẬN, HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN • Chúng thực thành công việc chế tạo linh kiện RRAM sử dụng vật liệu CSH vật liệu đảo điện trở CSH phủ lên màng Ag hình thành liên kết hóa học Ag-S thơng qua nhóm disulfide xuất phân tử CSH với c om tương tác nhóm amine (-NH2) với màng Ag Tuy nhiên, tương tác nhóm amine (-NH2) phân tử CSH màng Ag chưa kiểm chứng cách rõ ràng chắn ng • Bước đầu vật liệu CSH cho hiệu ứng đảo điện trở cấu trúc RRAM tương co đối ổn định Quá trình đảo điện trở trình lưỡng cực, xảy cách đột an ngột thay đổi trạng thái trạng thái LRS HRS rõ ràng (~103 lần) Thế hoạt động linh kiện RRAM nhỏ nhiều so với RRAM dựa vật liệu th Ơxít kim loại ng • Chúng tơi đưa số lý giải cho chế truyền dẫn điện tích cấu trúc thơng du o qua việc dựa kết đường đặc trưng I-V bao gồm trình sau: Quá trình truyền dẫn điện tích theo chế SCLC, q trình truyền dẫn điện tích theo định u luật Ohm chất cách điện q trình truyền dẫn điện tích theo chế xuyên cu ngầm Fowler-Nordheim HẠN CHẾ: • Chưa phủ màng CSH cách đồng bề mặt Ag • Chưa xây dựng mơ hình truyền dẫn điện tích cho vật liệu CSH cấu trúc • Chưa đưa giải thích xác cho chế đảo điện trở linh kiện RRAM dựa vật liệu CSH SVTH: TRẦN NGỌC HIẾU MSSV: 1419097 39 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI: • Chế tạo cấu trúc CSH/Ag với hình thành lớp CSH bề mặt màng Ag (mono layer – SAM) • Thay sử dụng loại điện cực khác khảo sát ảnh hưởng loại điện cực khác lên trình đảo điện trở linh kiện RRAM .c om • Dùng tính tốn mơ kết hợp với phương pháp thực nghiệm để đính cu u du o ng th an co ng hoàn thiện chế đảo điện trở linh kiện RRAM dựa vật liệu CSH SVTH: TRẦN NGỌC HIẾU MSSV: 1419097 40 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] TS Phạm Kim Ngọc, 2017, “Chế tạo khảo sát chế truyền dẫn điện tích đảo điện trở thuận nghịch tương ứng màng mỏng ơxít crơm hướng đến ứng c om dụng nhớ điện tử”, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TpHCM [2] ng Tiếng Anh: G M Walker, J M Ramsey, R K C III, D J Herr, C I Merzbacher, and V co Zhirnov, “A Framework for BIOELECTRONICS Discovery and Innovation,” S M Hossein Tabatabaei Yazdi, H Mao Kiah, E Garcia-Ruiz, J Ma, H Zhao, th [3] an Natl Inst Stand Technol., no February, 2009 ng and O Milenkovic, “DNA-Based Storage: Trends and Methods,” IEEE Trans [4] du o Mol Biol Multi-Scale Commun., vol 1, no 3, pp 230–248, 2015 P Y De Silva and G U Ganegoda, “New Trends of Digital Data Storage in [5] cu u DNA,” Biomed Res Int., vol 2016, 2016 L Organick et al., “Random access in large-scale DNA data storage,” Nat Biotechnol., vol 36, no 3, 2018 [6] S.-T Han, Y Zhou, and V A L Roy, “Towards the Development of Flexible Non-Volatile Memories,” Adv Mater., vol 25, no 38, pp 5425–5449, 2013 [7] S Shrivastava and R Badlani, “Data Storage in DNA,” Int J Electr Energy, vol 2, no 2, pp 119–124, 2014 41 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt [8] S Ahmad et al., “Synthesis, theoretical calculations and antimicrobial studies of copper(I) complexes of cysteamine, cysteine and 2-mercaptonicotinic acid,” Polyhedron, vol 85, pp 239–245, 2015 [9] L Ma et al., “A new Cu–cysteamine complex: structure and optical properties,” J Mater Chem C, vol 2, no 21, pp 4239–4246, 2014 .c om [10] B Wang, U Akiba, and J I Anzai, “Recent progress in nanomaterial-based electrochemical biosensors for cancer biomarkers: A review,” Molecules, vol 22, ng no 7, 2017 co [11] W X Cheng, D Y Peng, C H Lu, and C W Fang, “Direct electrochemical behavior of the Cysteamine/DNA/SWNTs-film-modified Au electrode and its th an interaction with taxol,” Russ J Electrochem., vol 44, no 9, pp 1052–1057, 2008 [12] R Güzel, H Ekşi, Z Üstündağ, and A O Solak, “Synthesis, characterization, and ng application of silver nanoparticle-thiophenol nanocomposite film on the glassy du o carbon surface,” Surf Interface Anal., vol 45, no 13, pp 1821–1829, 2013 [13] M S Murib et al., “Heat-transfer based characterization of DNA on synthetic cu u sapphire chips,” Sensors Actuators, B Chem., vol 230, pp 260–271, 2016 [14] Y Li, S Long, Q Liu, H Lü, S Liu, and M Liu, “An overview of resistive random access memory devices,” Chinese Sci Bull., vol 56, no 28–29, pp 3072– 3078, 2011 [15] “Resistive Switching in Transition Metal Oxides for Integrated Non-volatile Memory,” no March, 2017 [16] S G Hu et al., “Review of Nanostructured Resistive Switching Memristor and Its 42 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Applications,” Nanosci Nanotechnol Lett., vol 6, no 9, pp 729–757, 2014 [17] H Akinaga and H Shima, “Resistive Random Access Memory (ReRAM) Based on Metal Oxides,” Proc IEEE, vol 98, no 12, pp 2237–2251, 2010 [18] L Zhu, J Zhou, Z Guo, and Z Sun, “An overview of materials issues in resistive c om random access memory,” J Mater., vol 1, no 4, pp 285–295, 2015 [19] M Sharon, “Surface Orchestration of Gold Nanoparticles Using Cysteamine as Linker and Folate as Navigating Molecule for Synaphic Delivery of Doxorubicin,” ng J Nanomedicine Res., vol 1, no 1, 2014 co [20] D Han, R Chand, I.-S Shin, and Y.-S Kim, “Screening and electrochemical an detection of an antibiotic producing gene in bacteria on an integrated microchip,” th Anal Methods, vol 5, no 23, p 6814, 2013 ng [21] A Modification, Antibody Modification and Conjugation 2005 du o [22] G T Hermanson, “Nucleic Acid and Oligonucleotide Modification and u Conjugation,” Bioconjugate Tech., no 1, pp 959–987, 2013 cu [23] G T Hermanson, Functional Targets for Bioconjugation 2013 [24] S Chen and D L Carroll, “Synthesis and Characterization of Truncated Triangular Silver Nanoplates,” Nano Lett., vol 2, no 9, pp 1003–1007, 2002 [25] Y Cai, G Du, G Gao, J Chen, and J Fu, “Colour-tunable quantum dots/poly(NIPAM-co-AAc) hybrid microgels based on electrostatic interactions,” RSC Adv., vol 6, no 100, pp 98147–98152, 2016 [26] Y Cui, S Tan, Z Luo, and L Dong, “Synthesis of cysteamine hydrochloride by 43 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt high pressure acidolysis of 2-mercaptothiazoline,” Asian J Chem., vol 22, no 4, pp 3221–3227, 2010 [27] Y.-M Wang et al., “Poly(acrylic acid) brushes pattern as a 3D functional biosensor surface for microchips,” Appl Surf Sci., vol 266, pp 313–318, Feb 2013 .c om [28] A Kudelski and W Hill, “Raman study on the structure of cysteamine monolayers on silver,” Langmuir, vol 15, no 9, pp 3162–3168, 1999 ng [29] A Michota, A Kudelski, and J Bukowska, “Chemisorption of cysteamine on co silver studied by surface-enhanced Raman scattering,” Langmuir, vol 16, no 26, an pp 10236–10242, 2000 th [30] K B Biggs, J P Camden, J N Anker, and R P V Duyne, “Surface-enhanced raman spectroscopy of benzenethiol adsorbed from the gas phase onto silver film ng over nanosphere surfaces: Determination of the sticking probability and detection du o limit time,” J Phys Chem A, vol 113, no 16, pp 4581–4586, 2009 u [31] A Kudelski, “Structures of monolayers formed from different HS-(CH2) 2-X cu thiols on gold, silver and copper: Comparitive studies by surface-enhanced Raman scattering,” J Raman Spectrosc., vol 34, no 11, pp 853–862, 2003 [32] E López-Tobar, B Hernández, M Ghomi, and S Sanchez-Cortes, “Stability of the disulfide bond in cystine adsorbed on silver and gold nanoparticles as evidenced by SERS data,” J Phys Chem C, vol 117, no 3, pp 1531–1537, 2013 [33] L Riauba, “The study of the vibrational Raman spectra modeling of solvated cysteamine,” vol 18, no 3, pp 1–6, 2007 44 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt [34] L Riauba, G Niaura, O Eicher-Lorka, and E Butkus, “A study of cysteamine ionization in solution by Raman spectroscopy and theoretical modeling,” J Phys Chem A, vol 110, no 50, pp 13394–13404, 2006 [35] a H Pakiari and Z Jamshidi, “Interaction of amino acids with gold and silver c om clusters.,” J Phys Chem A, vol 111, pp 4391–4396, 2007 [36] C D Bostick, S Mukhopadhyay, M Sheves, D Cahen, and D Lederman, “Protein bioelectronics: a review of what we and not know,” cu u du o ng th an co ng Iopscience.Iop.Org, pp 1–158, 2017 45 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MÔN VẬT LIỆU NANO & MÀNG MỎNG c om  TRẦN NGỌC HIẾU co ng MSSV: 1419097 an KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ng th ĐỀ TÀI: du o “CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT... https://fb.com/tailieudientucntt KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CBHD: TS PHẠM KIM NGỌC b Đảo điện trở lưỡng cực (bipolar) Điện VS điện VRS điện áp ngược chiều Sự thay đổi hai trạng thái điện trở không phụ thuộc vào độ lớn điện áp vào... 1.2 Vật liệu ứng dụng nhớ đảo điện trở RRAM Tính cấp bách việc tìm kiếm thay nhớ Flash làm tăng khả tìm kiếm tượng đảo điện trở (RS) vật liệu khác, đặc biệt vài thập c om kỷ qua Nhiều loại vật liệu