Research Collaboration with a laboratory of Professor Ielmini Daniele

Politecnico di Milano, Italy 

November 3 – December 20, 2022

Self-Organized Ag-Ag2S Nanoparticles Crossbar Array for In-Memory Computing

Srikimkaew Oradee (Kyushu Institute of Technology, Japan)

Politecnico di Milano is the largest technical university in Italy, ranking 13th in the world for engineering and technology in the QS World University Rankings 2022. Prof. Ielmini is affiliated with the Department of Electronics, Information and Bioengineering. Prof. Ielmini’s group specializes in the fabrication and characterization of CMOS-based non-volatile memories and emerging non-volatile memories, including PCM and RRAM. They successfully performed in-memory computing with cross-point arrays of RRAM. We are interested in a self-organized Ag-Ag2S nanoparticles crossbar array for in-memory computing in this collaborative project. During my stay in Politecnico di Milano, I acquired the knowledge to fabricate the crossbar device. The device composes self-organized Ag-Ag₂S nanoparticles sandwiched between Pt top and bottom electrodes. An I-V measurement was performed to evaluate the resistive switching behavior of the device.

Furthermore, we also fabricated the device with a two-terminal planar structure besides the crossbar array. Results showed that the device could be operated in both unipolar and bipolar resistive switching modes by modulating compliance current. This finding provides a further understanding of device characteristics. We will continue working on the device’s dual-mode operation by varying the gap size of electrodes.

(Srikimkaew Oradee, Kyushu Institute of Technology)

Ielmini Daniele 教授の研究室での共同研究

イタリア、ミラノ工科大学

2022年11月3日 – 12月20日

メモリ内計算のための自己組織化Ag-Ag2Sナノ微粒子クロスバーアレイ 

スリキムキャウ・オラディー (九州工業大学)

ミラノ工科大学は、QS世界大学ランキング2022において工学・技術分野で世界第13位にランクインしたイタリア最大の工科大学です。Ielmini教授は、電子・情報・生体工学科に所属しています。Ielmini教授のグループは、CMOSベースの不揮発性メモリや、PCMやRRAMなどの新規不揮発性メモリの製造と特性評価を専門としています。彼らは、RRAMのクロスポイントアレイを用いたインメモリコンピューティングに成功しました。今回の共同プロジェクトは、インメモリコンピューティングのための自己組織化Ag-Ag₂Sナノ粒子クロスバーアレイに興味を持って行いました。ミラノ工科大学に滞在中、私はクロスバーデバイスの作製に必要な知識を得ることができました。このデバイスは、自己組織化したAg-Ag2Sナノ粒子を、白金の上部電極と下部電極で挟んだものです。このデバイスの抵抗性スイッチング挙動を評価するために、I-V測定を実施しました。さらに、クロスバーアレイの他に、2端子平面構造のデバイスも作製しました。その結果、本デバイスは、コンプライアンス電流を変調することにより、ユニポーラおよびバイポーラの両方の抵抗スイッチングモードを動作できることが示されました。この発見により、デバイスの特性をさらに理解することができました。今後は、電極のギャップサイズを変化させることで、デバイスのデュアルモード動作に取り組んでいく予定です。

(九州工業大学 Srikimkaew Oradee)

Main building of Milano Leonardo campus, Politecnico di Milano

Group photo. Prof Ielmini is the second left

Laboratory and clean room

Famous places around Milan center