CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
CORDIS

Functionality of Oxide based devices under Electric-field: Towards Atomic-resolution Operando Nanoscopy

Descripción del proyecto

Un novedoso laboratorio en un chip permite investigar la dinámica del oxígeno durante el funcionamiento de los dispositivos de óxido metálico

Los nanomateriales basados en óxidos metálicos se utilizan ampliamente en dispositivos electrónicos y optoelectrónicos. La adaptación de las propiedades de su superficie desempeña un papel integral en el rendimiento y la aplicación. Las llamadas vacantes de oxígeno, es decir, defectos que pueden ser naturales o artificiales, desempeñan un papel crucial en las propiedades físicas de los óxidos metálicos y se ha utilizado la ingeniería de defectos para mejorar sus propiedades. Sin embargo, caracterizar y cuantificar los efectos de las vacantes para poder diseñarlas mejor es todo un reto. El proyecto FOXON, financiado con fondos europeos, aprovechará la potencia de los sistemas microelectromecánicos para realizar una investigación sin precedentes de los dispositivos de óxido metálico durante su funcionamiento con una precisión a nivel atómico.

Objetivo

Understanding oxygen dynamics is a key to superior device performance in emergent oxide electronics. So far it is an unrealized dream to correlate electrical behavior and atomic structure during device operation. Here, I envision bridging the gap between theoretical models and experimental reality. Recent advances in microelectromechanical systems (MEMS) chips for in situ transmission electron microscopy (TEM) are opening exciting new avenues in nanoscale research. The capability to perform current-voltage measurements while simultaneously analyzing the corresponding structural, chemical or even electronic structure changes during the operation of an electronic device would be a major breakthrough for nanoelectronics. Controlled electric field studies would enable an unprecedented way to investigate metal-oxide functional devices by using a lab-on-a-chip approach. I propose this project based upon own groundbreaking work on (i) how to electrically contact and operate an electron transparent lamella device fabricated from a metal-insulator-metal (MIM) structure (Ultramicroscopy 181 (2017) 144-149) and (ii) the design of a novel MEMS-based chip for in situ electrical biasing. FOXON will provide a platform for atomic scale operando investigations of oxide thin film and interface switching phenomena of MIM devices under electrical bias inside a microscope. My scientific endeavor will establish a group to develop beyond state-of-the-art operando TEM of MIM structured devices and tackle open questions in the field of oxide electronics. My scientific mission incorporates (a) studies of switching processes in oxide devices and (b) a comprehensive understanding of the atomic-level mechanisms that lead to tunable physical properties including dynamics of oxygen vacancies and stability of quantized conductance states in RRAM devices (Adv. Funct. Mater. (2017) 1700432). The results from this ERC Starting Grant could pave the way for novel quantum and information technologies.

Régimen de financiación

ERC-STG - Starting Grant

Institución de acogida

TECHNISCHE UNIVERSITAT DARMSTADT
Aportación neta de la UEn
€ 1 758 600,00
Dirección
KAROLINENPLATZ 5
64289 Darmstadt
Alemania

Ver en el mapa

Región
Hessen Darmstadt Darmstadt, Kreisfreie Stadt
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 758 600,00

Beneficiarios (1)