Bachelorarbieten

Bachelorarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Kompaktmodellierung resistiver Speicherzellen

Resistive Speicherzellen (ReRAMs) gehören zu den nichtflüchtigen Datenspeichern, die aufgrund ihres niedrigen Energieverbrauchs, ihrer Skalierbarkeit und ihrer schnellen Schaltzeiten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Speicherkonzepte gelten. Die Funktionsweise der Speicherzellen basiert auf einer Widerstandsänderung des aktiven Materials, welche durch das Anlegen einer Spannung reversibel hervorgerufen werden kann.

Zur Realisierung und Dimensionierung von Speicherarrays und Schaltungen sind Kompaktmodelle erforderlich, die das Bauteilverhalten so gut wie möglich beschreiben. Dazu werden die physikalischen Vorgänge in der Zelle hinsichtlich elektronischer Transportmechanismen, Ionenbewegung, Austauschprozessen und Temperaturentwicklung abgebildet.

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein bestehendes Kompaktmodell in MATLAB erweitert und auf die Schalteigenschaften hin untersucht werden. Der Fokus liegt dabei auf der Modellierung des Sauerstoffaustauschs zwischen den verschiedenen Materialien. Dazu werden die Simulationsergebnisse u.a. mit Trends aus vorhandenen Messdaten verglichen.

Voraussetzungen:

Interesse an der Modellierung physikalischer Prozesse
Selbständige Arbeitsweise
Von Vorteil, jedoch nicht notwendig sind Grundkenntnisse in MATLAB

Ansprechpartner:

Camilla La Torre M.Sc.

Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik 2 (IWE-2) – RWTH Aachen University
Walter-Schottky-Haus 18/24, Raum 24C 415

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Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Physik

Schaltkinetik resistiver Speicherzellen

Ziel: Untersuchung der Kinetik von resistiven Speicherzellen und dessen physikalischen Limitationen anhand schneller Pulsmessungen in Abhängigkeit der Elektrodenmaterialen.

Resistive Speicherzellen (ReRAMs) gelten als vielversprechende Kandidaten als zukünftige Datenspeicher, welche DRAM sowie Flash ablösen könnten. Das Funktionsprinzip beruht dabei darauf, dass der elektrische Widerstand der Speicherelemente durch Anlegen einer Spannung um mehrere Größenordnungen reversibel veränderbar ist.

Unter Anderem stehen sogenannte elektrochemische Metallisierungszellen (ECM) im Fokus aktueller Forschung. Solche Zellen bestehen zumeist aus einem ionenleitenden Festkörper der auf makroskopischer Ebene isolierende Eigenschaften aufweist, sowie aus zwei Elektroden unterschiedlicher Materialien. Hierbei ist eine Elektrode elektrochemisch aktiv und kann durch Anlegen einer Spannung ein leitendes Filament zwischen beiden Elektroden ausbilden wobei der Widerstand abnimmt.

Im Rahmen dieser Arbeit soll das Materialsystem Siliciumdioxid - Kupfer mit unterschiedlichen Materialien als Gegenelektrode mittels Pulsmessungen analysiert und charakterisiert werden. Anhand unterschiedlicher Pulslängen soll dabei die Schaltkinetik solcher ECM-Zellen nachvollzogen werden.

Hierfür verfügt das Institut über die nötigen Herstellungsverfahren unter Reinraumbedingung und geeignetete Messinstrumente zur elektrischen Charakterisierung. Diese Arbeit ist zudem eng mit unserer Simulationsgruppe verknüpft, sodass ein reger Ideenaustausch gegeben ist und ein Vergleich der Ergebnisse mit einem bestehenden Modell möglich und wünschenswert ist.

Der Schwerpunkt der Arbeit soll, neben der eigenständigen Herstellung der Zellen mittels gängiger Mikrochipherstellungsverfahren, hauptsächlich auf der elektrischen Charakterisierung liegen.

Voraussetzungen:

Interesse und Spaß an experimenteller, interdisziplinärer Arbeit, Teamfähigkeit, Selbstständige Arbeitsweise, Von Vorteil, jedoch nicht notwendig: Grundkenntnisse in Chemie.

Ansprechpartner:

Michael Lübben M.Sc.

WSH - Raum 24 B 007

Tel: 0241 80-27817

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oder:

Dr. Ing. Stephan Menzel

WSH – Raum 24C413

Tel: 0241 80-27741

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Bachelor-, Masterarbeit in
Elektrotechnik/Materialwissenschaften/Chemie/Physik

Defektchemie von neuartigen auf Ba und Co basierten Elektrokatalysatoren zur Wasserelektrolyse

Ziel: Aufklärung der Defektchemie in neuartigen Perovskit-Katalysatoren durch elektrische Charakterisierung.

Die Energiewende benötigt technische Lösungen zur Pufferspeicherung von umweltabhängigen, erneuerbaren Energien zur Anpassung der eingespeisten Leistung an den Strombedarf der Verbraucher um die Flexibilität der Stromproduktion von z.B. Kohlekraftwerken zu ersetzen.

Eine vielversprechende Lösung ist die Erzeugung von Wasserstoff mithilfe der elektrokatalytischen Wasseroxidation (Wasserelektrolyse). So erzeugter Wasserstoff kann eingelagert und bei Bedarf über Brennstoffzellen wiederum in Energie umgewandelt werden. Momentan mangelt es jedoch an kostengünstigen Katalysatoren, die geeignet sind einen dauerhaften und effizienten Einsatz zu gewährleisten. Das größte Verbesserungspotential wird an der Sauerstoffanode gesehen, weshalb sich diese Masterarbeit mit einem Materialsystem beschäftigt, dass für die Sauerstoffentwicklung entwickelt wurde.

Eine Abschlussarbeit in diesem Themenbereich würde folgende Aspekte beinhalten:

  • Herstellung und Lithografie von Dünnen Schichten
  • Elektrische, strukturelle und elektrochemische Charakterisierung
  • Auseinandersetzung mit Modellen der Defektchemie

Voraussetzungen

Zuverlässigkeit; Lösungsorientiertes Denken; Grundkenntnisse der Festkörper- und Oberflächenphysik sowie der physikalischen und der allgemeinen Chemie; Überdurchschnittliche Studienleistungen; Spaß an experimenteller, multidisziplinärer Arbeit in gruppenübergreifenden Teams.

Ansprechpartner

Daniel Bick

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oder: Dr. Ilia Valov

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