Resistive switching in nano-optoelectronic devices: Towards an optical memristor
- Autores: Juan Luis Frieiro Castro
- Directores de la Tesis: Blas Garrido Fernández (dir. tes.), Sergi Hernández Márquez (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2022
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francesca Campabadal Segura (presid.), Albert Cirera Hernández (secret.), Joan Manel Ramírez Ramírez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Nanociencias por la Universidad de Barcelona
- Materias:
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- Resumen
Los dispositivos conmutadores de resistencia han sido un tema de gran interés en las últimas dos décadas, postulándose como la próxima generación de memorias y procesadores. Estos dispositivos presentan un comportamiento que les permite modificar su resistencia eléctrica entre dos o más estados y retenerlos sin necesidad de aportar energía externa. Desde su primera realización física en 2008, se han logrado muchos avances en términos de materiales, estructuras de dispositivos, modelado e integración en chips.
En el contexto de esta Tesis Doctoral se propone un nuevo campo que se puede beneficiar introduciendo estos dispositivos: la Optoelectrónica. El principal objetivo de esta Tesis Doctoral es el desarrollo de un nuevo concepto de dispositivos llamado memristores ópticos, que combinen la conmutación de resistencia con propiedades ópticas. Para ello, dos tipos de dispositivos se han investigado y llevado a cabo: memristores con emisión o absorción de luz. Ambos tienen como requisito la necesidad de capas transparentes a la luz para que pueda ser transmitida a través de los electrodos y las capas activas.
Un primer intento comienza con dispositivos emisores basados en iones de tierras raras, donde se identifica una reducción de la intensidad de emisión con su conmutación de resistencia, aunque finalmente solo unos pocos ciclos son posibles. De manera similar se parte de ZnO, del que ya es conocida su capacidad de conmutación, se dopa con las tierras raras. Sin embargo, el número de ciclos posibles también disminuye al incluir los iones emisores.
Finalmente se opta por cambiar a óxido de silicio con nanocristales de silicio embebidos. Esta combinación resulta óptima, lográndose una gran durabilidad y emisiones que permiten diferenciar el estado de resistencia sin peligro de sobrescribirlo. El rango de propiedades ópticas que permiten los nanocristales de silicio se extiende a la absorción de luz, consiguiendo una lectura del estado a través del efecto fotovoltaico y una extracción de portadores diferenciada. Por último, se estudia el efecto de los filamentos conductores presentes en el dispositivo sobre la aplicación de estos como células solares, consiguiendo altos incrementos de eficiencia que podrían ser aplicados a otros dispositivos similares.
