Metal-yalıtkan-metal yapısındaki metal oksit tabanlı memristif yapıların direnç -anahtarlama özelliklerinin aydınlatılması
Investigation of the resistive switching properties of metal oxide based memristive structures in metal-insulator-metal structure
Yazar: GÖKHAN EKİNCİ
Danışman: DOÇ. DR. SİNAN KAZAN
Gebze Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında iki metal elektrot arasında tek ve iki metal oksit 
katmanın olduğu, ince film yığın yapıdan oluşan tek hücreli memristör 
cihazların üretimi gerçekleştirilerek direnç-anahtarlama davranışları 
ayrıntılı bir şekilde incelendi. PLD (Pulsed Laser Deposition) ve 
Magnetron Sputter ince film üretim tekniği kullanılarak, önce farklı 
kalınlıktaki VOx metal oksit katmanlardan meydana gelen tek oksit 
katmanlı memristör cihazlar üretildi ve oksit katmanın kalınlığının 
fonksiyonuna göre direnç-anahtarlama davranışları incelendi. Ayrıca
VOx/TiOy formundaki iki katmanlı metal oksit yapıdan oluşan memristör 
cihaz üretimi gerçekleştirilerek direnç-anahtarlama özellikleri araştırıldı.
Başarılı bir cihaz üretimi için önceden cihaz üretiminde kullanılacak VOx 
ve TiOy oksit katmanların üretimi gerçekleştirilip onların yapısal 
özellikleri ayrıntılı bir şekilde XRD (X-ışını Kırınımı), XRR (X-ışını 
Yansıtıcılığı) ve XPS (X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi) teknikleri ile 
karakterize edildi. Yapısal karakterizasyonlar ayrıca Raman 
Spektroskopisi, FTIR (Fourier Dönüşümlü Kızılötesi ) Spektroskopisi ve 
PL (Fotolüminesans) Spektroskopisi yöntemleriyle de incelenerek 
yapıların geniş kapsamlı yapısal özellikleri araştırıldı. Daha sonra metal 
oksit tabanlı memristör cihazların üretimi gerçekleştirilerek dirençanahtarlama 
özellikleri DC ve AC elektriksel karakterizasyon teknikleri
ile ayrıntılı bir şekilde incelendi. Üretilen cihazların direnç-anahtarlama 
davranışları memristif ve sinaptik davranışlar temelinde de kapsamlı 
olarak aydınlatıldı

Abstract:
In this thesis study, single-cell memristor devices consisting of a thin-film 
stack structure with a single or two metal oxide layers between two metal 
electrodes were produced and their resistance-switching behaviors were 
examined in detail. Using PLD (Pulsed Laser Deposition) and Magnetron 
Sputter thin film production techniques, single oxide layer memristor 
devices consisting of VOx metal oxide layers of different thicknesses were 
first produced and their resistance-switching behaviors were examined 
according to the function of the thickness of the oxide layer. Additionally, 
a memristor device consisting of a two-layer metal oxide structure in 
VOx/TiOy was produced and its resistance-switching properties were 
investigated. To satisfy a successful device fabrication, the VOx and TiOy 
oxide layers to be used in device production were previously produced 
and their structural properties were characterized in detail by XRD (X-ray
Diffraction), XRR (X-ray Reflectivity) and XPS (X-ray Photoelectron 
Spectroscopy) techniques. Structural characterizations were also 
examined using Raman Spectroscopy, FTIR (Fourier Transform Infrared) 
Spectroscopy, and PL (Photoluminescence) Spectroscopy methods to 
investigate the comprehensive structural properties of the structures.
Then, metal oxide-based memristor devices were produced and their 
resistance-switching properties were examined in detail using DC and AC 
electrical characterization techniques. The resistance-switching behaviors 
of the produced devices were also comprehensively elucidated based on
memristive and synaptic behaviors.