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dc.contributor.authorMoisés, Lucas Augusto
dc.date.accessioned2024-04-05T18:27:02Z
dc.date.available2024-04-05T18:27:02Z
dc.date.issued2024-01-17
dc.identifier.citationMOISÉS, Lucas Augusto. Desenvolvimento e estudo de memristores baseados em redes de nanofios de SnO2. 2024. Tese (Doutorado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19632.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19632
dc.description.abstractIn this work, memristors were produced based on tin dioxide nanowire networks (𝑆𝑛𝑂2). These nanowires were synthesized by the VLS (Vapor-Liquid-Solid) method. The nanowire structural analysis via X-ray diffraction (XRD) showed a single phase of tin dioxide in the rutile phase with tetragonal symmetry and spatial group P42/mm. Scanning electron microscopy (SEM) images showed varying profiles of sizes and thicknesses (from nano to micrometric) of the obtained wires, a variation arising from the self- assembly process in the synthesis. Three different types of memristors devices have been developed; the first and simplest one is based on a nanowire network obtained directly from synthesis, without any kind of wire manipulation, just adding silver electrodes on the nanostructures. This device showed memristive behavior that strongly depends on the atmosphere in which it was located and data from a detailed study of that dependence indicated the resistive switching was linked to the variation of two types of potentials existing in the network. The first one occurs at the contact region between the nanowires that make up the network, while the second comes from the Schottky-type metal- semiconductor junctions existing at the contact region between the nanowires and electrodes. The variation of these potentials occurs due to charge configuration changes at these contact regions, changes arising from carriers’ flow guided by an applied electric field. A variation of the first device was made by adding a polymeric layer over the nanowire network. This device variation presented a more prominent memristive effect and that improvement was attributed to the molecules trapping on the nanostructure surfaces by the polymer, generating a charge state freezing at surface region. The retention data acquired from this memristor showed behavior congruent with the Ebbinghau forgetting curve, indicating potential of this device in synaptic learning application. Emulations of the learning and forgetting cycles were carried out on this device and that potential was confirmed. The second type of device produced, based on just one wire (microwire), was made in order to study anomalous behaviors observed in some first type devices (specifically those without the polymeric layer). This anomalous behavior was reproduced in this second device, which proved to be a memristor, and was attributed to the protons conduction guided by water molecules adsorbed on surface oxygen vacancies. Unlike the first device, the single-wire device presented constant resistive states, presenting two resistive states retention for more than 18 Ks and an ON/OFF ratio of 4.6 between them. The third type device developed in this work consists of a nanowire network deposited via drop-casting on a substrate. The preferred position of the nanowires in that network obtained was perpendicular to the substrate, unlike the wire network present in the first device memristor, and this position favoured the nanostructures interaction with the environment, thus increasing the water molecules adsorption level. This greater water adsorption led this third type to show an electrical behaviour identical to the single-wire memristor device. Like the single-wire device, the third type device showed constant resistance states over time. Data obtained from retention measurements of two resistive states, with an ON/OFF ratio of 27.8 between them, showed its conservation for more than 1400 s. The retention data from the second and third device types made they candidates for applications in electronic memories.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectMemristorpor
dc.subjectRede de nanofiospor
dc.subjectDióxido de estanhopor
dc.subjectAprendizagem sinápticapor
dc.subjectMemórias eletrônicaspor
dc.subjectNanowire networkeng
dc.subjectTin dioxideeng
dc.subjectSynaptic learningeng
dc.subjectElectronic memorieseng
dc.titleDesenvolvimento e estudo de memristores baseados em redes de nanofios de SnO2por
dc.title.alternativeDevelopment and study of memristors based on SnO2 nanowire networkseng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Chiquito, Adenilson José
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7087360072774314por
dc.description.resumoNesse trabalho foram produzidos memristores baseados em redes de nanofios de dióxido de estanho (𝑆𝑛𝑂2). Esses nanofios foram sintetizados pelo método VLS (Vapor- líquido-Sólido). Uma análise estrutural via difração de raio-X (DRX) desses nanofios mostraram uma fase única do dióxido de estanho na fase rutila com simetria tetragonal e grupo espacial P42/mm. Imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram perfis variados de tamanhos e espessuras (desde nano até micrométricas) dos fios obtidos, variação essa oriunda do processo de automontagem na síntese. Três diferentes tipos de memristores foram produzidos; o primeiro e mais simples deles é baseado numa rede de nanofios obtida da síntese, sem nenhum tipo de manipulação nos fios, apenas com eletrodos de prata sobre as nanoestruturas. Esse dispositivo mostrou comportamento memristivo fortemente depende da atmosfera em que se encontrava e os dados de um estudo detalhado dessa dependência indicaram que a comutação resistiva desse memristor estava atrelada à variação de dois tipos de potenciais existentes na rede. O primeiro potencial se dá na região de contato entre os nanofios que compõe a rede, já o segundo advém das junções metal-semicondutor do tipo Schottky existentes entre os nanofios e eletrodos. A variação desses potenciais se dá por mudanças na configuração de cargas nessas regiões, mudanças essas oriundas do fluxo de portadores guiados por um campo elétrico aplicado. Foi feito uma variação desse dispositivo adicionando uma camada polimérica sobre a rede de nanofios. Essa variação do dispositivo apresentou um efeito memristivo mais proeminente e esta melhora foi atribuída ao aprisionamento das moléculas nas superfícies das nanoestruturas pelo polímero, gerando um congelamento do estado de cargas nessa região. Os dados de retenção desse memristor mostrou comportamento congruente com a curva de esquecimento de Ebbinghau, indicando potencial de aplicação desse dispositivo em redes neuromórficas. Foram realizadas emulações dos ciclos de aprendizagem e esquecimento nesse dispositivo e esse potencial foi confirmado. O segundo tipo de dispositivo produzido, baseado em apenas um fio (microfio), foi feito a fim de estudar comportamentos anômalos observados em alguns dispositivos do primeiro tipo (especificamente aqueles sem a camada polimérica). Esse comportamento anômalo foi reproduzido nesse segundo dispositivo, que mostrou tratar- se de um memristor, e foi atribuído à condução de prótons guiada por moléculas de água adsorvidas em vacâncias de oxigênio superficiais. Diferentemente do primeiro dispositivo, o dispositivo de fio único apresentou estados resistivos constantes, apresentando retenção de dois estados resistivos por mais de 18 Ks e uma razão ON/OFF de 4,6 entre eles. O terceiro tipo de dispositivo desenvolvido nesse trabalho é constituído de uma rede de nanofios depositados via drop-casting sobre um substrato. A posição preferencial dos nanofios na rede obtida foi perpendicular ao substrato, diferentemente dos fios presentes na rede do primeiro dispositivo, e esta posição favoreceu a interação das nanoestruturas com o ambiente, aumentando assim o nível de adsorção de moléculas de água. Essa maior adsorção de água levou esse terceiro tipo a mostrar comportamento elétrico idêntico ao dispositivo memristor de fio único. Assim como o dispositivo fio único, esse dispositivo mostrou estados de resistência constantes no decorrer do tempo. Dados obtidos nas medidas de retenção de dois estados resistivos, com relação ON/OFF de 27,8 entre eles, mostraram a conservação destes por mais de 1400 s. Os dados de retenção do segundo e terceiro tipo de dispositivo os candidataram para aplicações em memórias eletrônicas.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApor
dc.description.sponsorshipId88882.426683/2019-01 Coordenação de Aperfeiçoamento Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7856086233961011por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-9018-8075por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2498-4820por


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