WEB Nano Saclay
27 juillet 2018
Migration d’ions lithium dans le processus de commutation résistive de nanobatteries d'oxydes de cobalt-lithium
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Migration d’ions lithium dans le processus de commutation résistive de nanobatteries d'oxydes de cobalt-lithium

À gauche: schéma d’une cellule {Au/LixCoO2/Si dopé}; à droite (en bas): migration d’ions Li+ vers l’électrode en Si, mise en évidence par SIMS 3D; à droite (en haut): l’application d’impulsions de tension consécutives conduit à une transition progressive semiconducteur-métal de LixCoO2, dû à une diminution de la stœchiométrie (x).

Actuellement, les mémoires non volatiles résistives (ReRAM) sont des mémoires émergentes qui apparaissent comme très prometteuses, à la fois pour le stockage d'informations à haute densité et le calcul bio-inspiré. Pour pouvoir progresser et obtenir un contrôle plus précis des caractéristiques de la transition  résistive (vitesse, nombre maximum de cycles de modifications, etc…), une meilleure compréhension des mécanismes de transition sous-jacents est nécessaire.

Les résultats obtenus permettent de déterminer les éléments importants impliqués dans le mécanisme de transition résistive de matériaux à base d’oxydes de cobalt-lithium (LixCoO2). En particulier, les images obtenues par la technique de Spectrométrie de Masse d'Ions Secondaires (SIMS en 3D) montrent que le mécanisme de transition fait intervenir la migration d’ions lithium du film de LixCoO2 vers l’une des électrodes (en silicium dopé). Ce phénomène entraîne simultanément une diminution de la stœchiométrie (x) de LixCoO2 qui subit une transition semiconducteur-métal vers un état environ 1000 fois plus conducteur.
D’autre part, les résultats expérimentaux montrent une influence considérable de la diminution des dimensions des dispositifs sur leurs propriétés de commutation, notamment le temps de transition. La simulation numérique proposée permet d’obtenir un bon accord qualitatif avec ces observations.

Ces travaux ont été menés dans le cadre du projet phare AXION

Référence  : Direct Evidence of Lithium Ion Migration in Resistive Switching of Lithium Cobalt Oxide Nanobatteries
V. S. Nguyen, V. H. Mai, P. Auban-Senzier, C. Pasquier, K. Wang, M. J. Rozenberg, N. Brun, K. March, F. Jomard, J. Giapintzakis, C. N. Mihailescu, E. Kyriakides, P. Nukala, T. Maroutian, G. Agnus, P. Lecoeur, S. Matzen, P. Aubert, S. Franger, R. Salot, P.-A. Albouy, D. Alamarguy, B. Dkhil, P. Chrétien, and O. Schneegans

Small 2018, 1801038

Contact NanoSaclay: , PHEMADIC, GeePs, CentraleSupélec

Collaborations:

 

Maj : 27/07/2018 (190)

 

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