Диффузионный механизм окисления никеля в проводящем канале переключательной структуры Pt/NiO/Pt
Автор: Сысун Ирина Владимировна, Сысун Валерий Иванович, Борисков Петр Петрович
Журнал: Ученые записки Петрозаводского государственного университета @uchzap-petrsu
Рубрика: Физико-математические науки
Статья в выпуске: 4 (149), 2015 года.
Бесплатный доступ
Эффект резистивного переключения на основе простых бинарных оксидов металлов привлекает значительное внимание в связи с возможностью его применения в микросхемах новой электронной памяти. В работе исследуется диффузионный механизм окисления проводящего канала никеля в резистивной переключательной структуре с памятью Pt/NiO/Pt. Построена модель этого механизма в цилиндрической геометрии канала, которая идентична известной задаче замерзания (или оттаивания) полого цилиндра изнутри с постоянной температурой на внутренней поверхности. Численное решение в квазистационарном приближении, где учитывается зависимость от времени только движения границы окисления, хорошо согласуется с экспериментом. Проведенный анализ показывает, что диффузионное окисление может быть решающим фактором исчезновения металлической проводимости канала в переключательных структурах на основе оксида никеля и ряда других оксидов переходных металлов.
Резистивная память, канальная проводимость, оксид никеля, диффузионное окисление
Короткий адрес: https://sciup.org/14750891
IDR: 14750891
Список литературы Диффузионный механизм окисления никеля в проводящем канале переключательной структуры Pt/NiO/Pt
- Лыков А. В. Теория теплопроводности. М.: Изд-во технико-теоретической литературы, 1952. 392 с.
- Carslaw H. S., Jaeger J. С. Conduction of Heat in Solids. 2nd ed. Oxford University Press, 1959. 485 p.
- Fujiwara К., Nemoto T. Resistance switching and formation of a conductive bridge in metal/binary oxide/metal structure for memory devices. Jap. Journal of applied physics. 2008. Vol. 47. P. 8.
- Jung К., Kim Y., Hyunsik W. J., Baeho I., Hong P. J., Lee J., Park J., Lee J. К. Electrically induced conducting nanochannels in an amorphous resistive switching niobium oxide film. Applied physics letters. 2010. Vol. 97. P. 233509-1, 233509-3.
- Karakasidis T., Meyer M. Grain-boundary diffusion of cation vacancies in nickel oxide: mA molecular-dynamics study. Physics Review B. 1997 Vol. 55. № 20. P. 13853-13864.
- Кim C. H., Moon H. B., Min S. S., Jang Y. H., Cho J. H. Nanoscale formation mechanism of conducting filaments in NiO thin films. Solid State Communication. 2009. Vol. 149. P. 1611-1615.
- Кlein N. Electrical Breakdown in Solids. Advances in Electronics and Electron Physics. New York: Academic Press, 1969. Vol. 26. P. 309-424.
- Kofstad P. Non-Stoichiometry, Diffusion and Electrical Conductivity in Binary Metal Oxide. New York: Wiley, 1972. 404 p.
- O’Кeeffe M., Moore W. J. Diffusion of oxygen in single crystals of nickel oxide. Journal Physic Chemistry. 1961. Vol. 65. P. 1438.
- Russo U., Ielmini D., Cagli C. F., Lacaita A. Self-Accelerated Thermal Dissolution Model for Reset Programming in Unipolar Resistive-Switching Memory (RRAM) Devices. IEEE Transaction on electron devices. 2009. Vol. 56. № 2. P. 193-200.
- Sato Y. K., Kinoshita M., Aoki Y. Sugiyama. Consideration of switching mechanism of binary metal oxide resistive junctions using a thermal reaction model. Applied Physics Letters. 2007. Vol. 90. P. 033503.
- Sawa A. Resistive Switching in Transition Metal-Oxide. Materials Today. 2008. Vol. 11. P. 28-36.
- Son J. Y., Shin Y.-H. Direct observation of conducting filaments on resistive switching of NiO thin films. Applied Physics Letters. 2008. Vol. 92. P. 222106.
- Tichonov A. N., Samarskii A. A. Equations of mathematical physics. Pergamon Press, 1963. 735 p.
- Toriumi A., Satake H. The boundary between hard-and soft-break-down in ultra-thin silicon dioxide films. Structure and Electronic Properties of Ultrathin Dielectric Films on Silicon and Related Structures. Materials Research Society Symposium Proceedings. 2000. Vol. 592. P. 323-329.
- Yia Zc. L., Wang N., Zhang T., Ren J., Lion J. Effects of anode materials on resistive characteristics of NiO thin films. Applied Physics Letters. 2013. Vol. 102. P. 042901.
