Development of non-volatile memory arrays on flexible substrate for printed electronic circuits

Le marché de l’électronique flexible devrait atteindre un chiffre d’affaire de plus de 10 milliards de dollars à l’horizon 2020. La réalisation de circuits dotés de flexibilité mécanique accompagnera l’essor de nouvelles applications liées à l’internet des objets ou à l’électronique grande surface. Après la logique, la mémoire est un organe fondamental de tout système électronique. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés au développement de mémoires non-volatiles de type CBRAM (Conductive Bridge Random Acces Memory) pour les applications électroniques flexibles. Ces mémoires possèdent une structure MEM (Métal-Électrolyte-Métal) et font partie des mémoires non volatiles émergentes de type ReRAM (Resistive RAM). L’effet mémoire est basé sur une commutation de résistance due à des phénomènes d’oxydo-réduction et de migration ionique aboutissant à la formation/dissolution d’un filament conducteur dans l’électrolyte solide. La possibilité d’utiliser des verres de chalcogénures ou encore des polymères comme électrolytes solide offre à ces mémoires un avenir prometteur pour les applications flexibles. Après avoir passé en revue les différents matériaux exploités pour la réalisation de CBRAM, nous exposerons des travaux concernant la fabrication et la caractérisation de mémoires basées sur des électrolytes de GeS(x) et de Ge(x)Sb(y)Te(z) sur substrats de silicium. Les caractéristiques I-V obtenues (phénomènes de set et reset) sont ensuite confrontées à des simulations réalisées à l’aide d’un modèle électro-thermique qui considère le courant ionique comme facteur limitant. La dernière partie de ce travail est quant à elle dédiée au développement de mémoires flexibles.Flexible electronics market revenue is expected to exceed 10B dollars by 2020. Duento their mechanical flexibility, flexible circuits will enable numerous developmentsnin various fields from internet-of-things applications to large area electronics. Besides logic devices, memory is the second fundamental component of any electronic system. During this thesis, we aimed at developing nonvolatile memories referred as CBRAM (Conductive-Bridge Random Access Memories) for flexible electronics applications. These devices consist in a simple Metal-Electrolyte-Metal structure. The memory effect relies on resistance switching due to the formation/dissolution of a metallic conductive filament within a solid electrolyte. The use of chalcogenide glasses or polymers layers as solid-electrolytes offers many opportunities for future for flexible applications. In a first part, memory devices based on of GeS(X) and de Ge(X)Sb(Y)Te(Z) solid electrolytes on silicon substrates we fabricated and electrically tested. Experimental results were then confronted to an electro-thermal model, based on ionic current, developed during this thesis. The final chapter of this manuscript is devoted to the development of flexible memories

Fabrication and characterization of ECM memories based on a Ge2Sb2Te5 solid electrolyte

International audienc

Conductive-bridge memory cells based on a nano-porous electrodeposited GeSbTe alloy

International audienc