Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2024, выпуск 11 » Статья стр. 1833
<<<>>>
Мемристоры для энергонезависимой резистивной памяти на основе двухслойного диэлектрика Al2O3/ZrO2(Y)
Круглов А.В. 1, Серов Д.А. 1, Белов А.И. 1, Коряжкина М.Н.1, Антонов И.Н. 1, Зубков С.Ю. 1, Крюков Р.Н. 1, Михайлов А.Н. 1, Филатов Д.О. 1, Горшков О.Н. 1
1Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
Email: krualex@yandex.ru, serow.dim2015@yandex.ru, belov@nifti.unn.ru, mahavenok@mail.ru, ivant@nifti.unn.ru, zubkov@phys.unn.ru, kryukov@unn.ru, mian@nifti.unn.ru, dmitry_filatov@inbox.ru, gorshkov@nifti.unn.ru
Поступила в редакцию: 13 июня 2024 г.
В окончательной редакции: 1 августа 2024 г.
Принята к печати: 25 сентября 2024 г.
Выставление онлайн: 29 октября 2024 г.
PDF версия
Исследованы мемристоры на основе двухслойного диэлектрика Al2O3/ZrO2(Y) с толщиной слоя Al2O3, равной 0, 3, 6 и 9 nm, изготовленные методом магнетронного распыления. Показано, что наличие дополнительного диэлектрического слоя Al2O3 между химически активным электродом Ta и функциональным диэлектриком ZrO2(Y) позволяет локализовать места разрушения и последующего восстановления филаментов при циклических резистивных переключениях и приводит к улучшению стабильности токовых состояний мемристора. Обнаружено, что мемристорные структуры при разных толщинах Al2O3 после изготовления могут находиться как в проводящем, так и в непроводящем состояниях. Установлено, что структуры, изначально находящиеся в различных резистивных состояниях и прошедшие процедуры электроформовки или "антиформовки", не демонстрировали при последующих измерениях существенных различий в величинах токов и напряжений переключения. Полученные результаты могут быть использованы в качестве рекомендаций по изготовлению "бесформовочных" мемристорных структур, что актуально для их КМОП-интеграции. Ключевые слова: мемристор, резистивная память, резистивное переключение, филамент, вольт-амперная характеристика, электроформовка, стабилизированный диоксид циркония, оксид алюминия.
  1. D. Zhu, Y. Li, W. Shen, Z. Zhou, L. Liu, X. Zhang. J. Semicond., 38 (7), 071002 (2017). DOI: 10.1088/1674-4926/38/7/071002
  2. А.Н. Михайлов, Е.Г. Грязнов, В.И. Лукоянов, М.Н. Коряжкина, И.А. Борданов, С.А. Щаников, О.А. Тельминов, М.В. Иванченко, В.Б. Казанцев. Физмат, 1 (1), 42 (2023). DOI: 10.56304/S2949609823010021
  3. F. Zahoor, T.Z.A. Zulkifli, F.A. Khanday. Nanoscale Res. Lett., 15 (1), 90 (2020). DOI: 10.1186/s11671-020-03299-9
  4. J.S. Lee, S. Lee, T.W. Noh. Appl. Phys. Rev., 2 (3), 031303 (2015). DOI: 10.1063/1.4929512
  5. D.S. Jeong, R. Thomas, R.S. Katiyar, J.F. Scott, H. Kohlstedt, A. Petraru, C.S. Hwang. Rep. Prog. Phys., 75 (7), 076502 (2012). DOI: 10.1088/0034-4885/75/7/076502
  6. X.-D. Huang, Y. Li, H.-Y. Li, K.-H. Xue, X. Wang, X.-S. Miao. IEEE Electron Device Lett., 41 (4), 549 (2020). DOI: 10.1109/LED.2020.2977397
  7. T.-L. Tsai, Y.-H. Lin, T.-Y. Tseng. IEEE Electron Device Lett., 36 (7), 675 (2015). DOI: 10.1109/LED.2015.2428719
  8. D. Ielmini. Semicond. Sci. Technol., 31 (6), 063002 (2016). DOI: 10.1088/0268-1242/31/6/063002
  9. H. Wu, X. Li, M. Wu, F. Huang, Z. Yu, H. Qian. IEEE Electron Device Lett., 35 (1), 39 (2014). DOI: 101109/LED.2013.2288311
  10. M. Trapatseli, S. Cortese, A. Serb, A. Khiat, T. Prodromakis. J. Appl. Phys., 121 (18), 184505 (2017). DOI: 10.1063/1.4983006
  11. L. Alekseeva, T. Nabatame, T. Chikyow, A. Petrov. Jpn. J. Appl. Phys., 55 (8S2), 08PB02 (2016). DOI: 10.7567/JJAP.55.08PB02
  12. U. Chand, C.-Y. Huang, T.-Y. Tseng. IEEE Electron Device Lett., 35 (10), 1019 (2014). DOI: 10.1109/LED.2014.2345782
  13. M. Ismail, H. Abbas, C. Choi, S. Kim. J. Alloys Compd., 835, 155256 (2020). DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.155256
  14. О.Н. Горшков, И.Н. Антонов, А.И. Белов, А.П. Касаткин, А.Н. Михайлов. Письма в ЖТФ, 40 (3), 12 (2014)
  15. L. Jiang, Y. Jin, Y. Zhao, J. Meng, J. Zhang, X. Chen, X. Wu, Y. Xiao, Z. Tao, B. Jiang, X. Wen, C. Ye. Adv. Phys. Res., 2 (5), 2200086 (2023). DOI: 10.1002/apxr.202200086
  16. X.A. Tran, H.Y. Yu, B. Gao, J.F. Kang, X.W. Sun, Y.-C. Yeo, B.Y. Nguyen, M.F. Li. IEEE Electron Dev. Lett., 32 (9), 1290 (2011). DOI: 10.1109/LED.2011.2161259
  17. C.-Y. Huang, J.-H. Jieng, W.-Y. Jang, C.-H. Lin, T.-Y. Tseng. ECS Solid State Lett., 2 (8), 63 (2013). DOI: 10.1149/2.006308ssl
  18. Z. Chen, F. Zhang, B. Chen, Y. Zheng, B. Gao, L. Liu, X. Liu, J. Kang. Nanoscale Res. Lett., 10 (1), 70 (2015). DOI: 10.1186/s11671-015-0738-1
  19. R. Han, P. Huang, Y. Zhao, Z. Chen, L. Liu, X. Liu, J. Kang. Nanoscale Res. Lett., 12 (1), 37 (2017). DOI: 10.1186/s11671-016-1807-9
  20. J. Woo, K. Moon, J. Song, S. Lee, M. Kwak, J. Park, H. Hwang. IEEE Electron Dev. Lett., 37 (8), 994 (2016). DOI: 10.1109/LED.2016.2582859
  21. M. Akbari, M.-K. Kim, D. Kima, J.-S. Lee. RSC Adv., 7 (27), 16704 (2017). DOI: 10.1039/C6RA26872B
  22. M.K. Mahadevaiah, E. Perez, M. Lisker, M.A. Schubert, E.P.B. Quesada, C. Wenger, A. Mai. Electronics, 11 (10), 1540 (2022). DOI: 10.3390/electronics11101540
  23. L. Chen, Y.-W. Dai, Q.-Q. Sun, J.-J. Guo, P. Zhou, D.W. Zhang. Solid State Ionics, 273, 66 (2015). DOI: 10.1016/j.ssi.2014.08.014
  24. K.-M. Persson, M.S. Ram, L.-E. Wernersson. IEEE J. Electron Dev. Society, 9, 564 (2021). DOI: 10.1109/JEDS.2021.3079398
  25. J. Liu, H. Yang, Z. Ma, K. Chen, X. Zhang, X. Huang, S. Oda. J. Phys. D: Appl. Phys., 51 (2), 025102 (2017). DOI: 10.1088/1361-6463/aa9c15
  26. J. Robertson. The Europ. Phys. J. Appl. Phys., 28 (3), 265 (2004). DOI: 10.1051/epjap:2004206
  27. Resistive Switching: From Fundamentals of Nanoionic Redox Processes to Memristive Device Applications. Еd. by D. Ielmini, R. Waser (Wiley-VCH Verlag GmbH \& Co. KGaA, Germany, 2016)
  28. Y. Guo, J. Robertson. Appl. Phys. Lett., 105 (22), 223516 (2014). DOI: 10.1063/1.4903470
  29. M. Gerasimova, A. Ivanov, D. Mazing, D. Chigirev, N. Andreeva. J. Phys.: Conf. Ser., 1697 (1), 012129 (2020). DOI: 10.1088/1742-6596/1697/1/012129
  30. A.N. Mikhaylov, M.N. Koryazhkina, D.S. Korolev, A.I. Belov, E.V. Okulich, V.I. Okulich, I.N. Antonov, R.A. Shuisky, D.V. Guseinov, K.V. Sidorenko, M.E. Shenina, E.G. Gryaznov, S.V. Tikhov, D.O. Filatov, D.A. Pavlov, D.I. Tetelbaum, O.N. Gorshkov, A.V. Emelyanov, K.E. Nikiruy, V.V. Rylkov, V.A. Demin, B. Spagnolo. In: Metal Oxides for Non-volatile Memory ed. by P. Dimitrakis, I. Valov, S. Tappertzhofen (Elsevier, 2022)
  31. H.A. Abbas. Stabilized Zirconia for Solid Oxide Fuel Cells or Oxygen Sensors: Characterization of Structural and Electrical Properties of Zirconia Doped with Some Oxides (LAP Lambert Academic, 2012)
  32. В.Г. Заводинский. ФТТ, 46 (3), 441 (2004)
  33. S. Tikhov, O. Gorshkov, I. Antonov, A. Morozov, M. Koryazhkina, D. Filatov. Adv. Conden. Matter. Phys., 2018 (8), 2028491 (2018). DOI: 10.1155/2018/2028491
  34. A.V. Yakimov, D.O. Filatov, O.N. Gorshkov, D.A. Antonov, D.A. Liskin, I.N. Antonov, A.V. Belyakov, A.V. Klyuev, A. Carollo, B. Spagnolo. Appl. Phys. Lett., 114 (25), 253506 (2019). DOI: 10.1063/1.5098066
  35. A.V. Emelyanov, K.E. Nikiruy, V.A. Demin, V.V. Rylkov, A.I. Belov, D.S. Korolev, E.G. Gryaznov, D.A. Pavlov, O.N. Gorshkov, A.N. Mikhaylov, P. Dimitrakis. Microelectron. Engineer., 215, 110988 (2019). DOI: 10.1016/j.mee.2019.110988
  36. С.Ю. Зубков, И.Н. Антонов, О.Н. Горшков, А.П. Касаткин, Р.Н. Крюков, Д.Е. Николичев, Д.А. Павлов, М.Е. Шенина. ФТТ, 60 (3), 591 (2018). DOI: 10.21883/FTT.2018.03.45566.249
  37. F. Iacona, R. Kelly, G. Marletta. J. Vac. Sci. Technol. A, 17 (5), 2771 (1999). DOI: 10.1116/1.581943
  38. M.-S. Kim, Y.-D. Ko, J.-H. Hong, M.-C. Jeong, J.-M. Myoung, I. Yun. Appl. Surf. Sci., 227 (1-4), 387 (2004). DOI: 10.1016/j.apsusc.2003.12.017
  39. O.N. Gorshkov, A.N. Mikhaylov, A.P. Kasatkin, S.V. Tikhov, D.O. Filatov, D.A. Pavlov, A.I. Belov, M.N. Koryazhkina, A.I. Bobrov, N.V. Malekhonova, E.G. Gryaznov, I.N. Antonov, M.E. Shenina. J. Phys.: Conf. Ser., 741 (1), 012174 (2016). DOI: 10.1088/1742-6596/741/1/012174
  40. A. Kindsmuller, A. Meledin, J. Mayer, R. Waser, D. Wouters. Nanoscale, 11 (39), 18201 (2019). DOI: 10.1039/c9nr06624a
  41. C.-Y. Lin, C. Wu, C.-Y. Wu, T.-C. Lee, F.-L. Yang, C. Hu, T. Tseng. IEEE Electron Dev. Lett., 28 (5), 366 (2007). DOI: 10.1109/LED.2007.894652
  42. S. Chen, I. Valov. Adv. Mater., 34 (3), 2105022 (2022). DOI: 10.1002/adma.202105022
  43. J. Liu, H. Yang, Z. Ma, K. Chen, X. Zhang, X. Huang, S. Oda. J. Phys. D: Appl. Phys., 51 (2), 025102 (2017). DOI: 10.1088/1361-6463/aa9c15
  44. S. Liu, Y. Sun, B. Song, Z. Li, H. Liu, Q. Li. Phys. Lett. A, 383 (30), 125877 (2019). DOI: 10.1016/j.physleta.2019.125877
  45. J.W. McPherson, J. Kim, A. Shanware, H. Mogul, J. Rodriguez. IEEE Transactions on Electron Dev., 50 (8), 1771 (2003). DOI: 10.1109/TED.2003.815141
  46. M. Lanza, K. Zhang, M. Porti, M. Nafria, Z.Y. Shen, L.F. Liu, J.F. Kang, D. Gilmer, G. Bersuker. Appl. Phys. Lett., 100 (12), 123508 (2012). DOI: 10.1063/1.3697648
  47. M. Lanza, G. Bersuker, M. Porti, E. Miranda, M. Nafria, X. Aymerich. Appl. Phys. Lett., 101 (19), 193502 (2012). DOI: 10.1063/1.4765342

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme