Кључни појмови који се налазе иза отпорног пребацивања без формирања, уклопљеног са исправљањем транспортних својстава | научни извештаји

Кључни појмови који се налазе иза отпорног пребацивања без формирања, уклопљеног са исправљањем транспортних својстава | научни извештаји

Anonim

Субјекти

  • Примењена физика
  • Електронски уређаји
  • Електронска својства и материјали
  • Површине, интерфејси и танки слојеви

Апстрактан

Овај рад извештава о утицају дифузије Ти на биполарно отпорничко пребацивање у конструкцијама сличним кондензаторима као Ау / БиФеО 3 / Пт / Ти. Поликристални БиФеО 3 танки слојеви се таложе ласерским таложењем на различитим подлогама на Пт / Ти / СиО2 / Си. Из енергетски филтриране електронске микроскопије и Рутхерфорд-ове спектрометрије са повратним распршивањем уочено је да дифузија Ти настаје ако је температура таложења изнад 600 ° Ц. Кривуље напона струје (И – В) указују да се отпорно пребацивање може постићи само у Ау / БиФеО 3 / Пт / Ти кондензаторским структурама у којима долази до дифузије Ти. Учинак дифузије Ти је потврђен БиФеО 3 танким филмовима нанесеним на Пт / сафир и Пт / Ти / сафирне супстрате. Отпорно пребацивање не треба процес електроформисања и уграђено је у исправљање својстава која су потенцијално корисна за сузбијање струје пузања у архитектури попречних трака. Те специфичне карактеристике отварају обећавајући алтернативни концепт за нехлапљиве меморијске уређаје као и за друге мемристивне уређаје попут синапсе у неуроморфним склоповима.

Увод

Отпорно пребацивање је широко проучавано последњих година због потенцијалних примена у неиспарљивим отпорним меморијским уређајима. Опћенито, отпорничко пребацивање се може сврстати у двије главне врсте: филаментни тип 1, 2, 3, 4 и тип интерфејса 5, 6, 7, 8 . Прихваћено је да филаментарно пребацивање настаје формирањем локалних проводљивих филамената, што је последица прерасподеле слободних места 9, 10 кисеоника или дифузије јона метала. 11, 12 За пребацивање интерфејса предложени су различити механизми, попут миграције слободних места кисеоника 13, хватања набоја 7 или поларизационог пребацивања 14, 15 .

За отпорничко пребацивање повезано са сучељем, много истраживачког рада је фокусирано на интерфејс где се врши отпорничко пребацивање. У већини случајева сноп је дизајниран на начин да је то интерфејс између горње електроде и танког филма. На пример, Схен и др. 16 извештава да су постигнуте значајно побољшане перформансе пребацивања код (Ба, Ср) ТиО 3 (БСТ) танких филмова коришћењем В као горње електроде уместо Пт. Ово понашање су приписали реверзибилном процесу оксидације и редукције на В / БСТ интерфејсу. Слично томе, Лиао ет ал. 17 предлаже да је танки слој оксида метала између горње електроде и Пр 0.7 Ца 0, 3 МнО 3 танки филм важан за отпорно пребацивање. Формирање овог метал-оксидног слоја зависи од Гиббсове енергије оксидације горњих електрода. Утицај материјала врхунских електрода је такође пријављен за отпорно пребацивање у танким слојевима НиО 18 и ЗрО 19 . Поред тога, идентификована је и геометрија горње електроде која игра важну улогу. Фујимот и др. 20 приметили отпорно пребацивање у Аг пасте / Пр 0, 7 Ца 0, 3 МнО 3 / Пт структури, док се не може добити пребацивање у структури Пт / Пр 0, 7 Ца 0, 3 МнО 3 / Пт, где је Пт горња електрода произведена распршивањем. Предложили су да Аг паста формира тачке контаката према танком слоју, што индукује отпорно пребацивање.

Ипак, у структури кондензатора метал / оксид / метал, проводљивост није одређена само првим интерфејсом електрода / оксид. Учинак другог интерфејса оксид / електрода проучаван је са мањим интензитетом приликом испитивања понашања отпорника на пребацивање. Посебно за танке филмове од перовскита, који се обично таложе на високим температурама, дно интерфејса пролази кроз поступак високе температуре, па је неизбежна интердифузија танког филма и доње електроде. То се често примећивало у производњи елемената са фероелектричном меморијом 21, 22 . Интердифузија фероелектричног танког филма и металне електроде на доњем интерфејсу погоршава перформансе фероелектричних танких филмова. У комерцијално доступним уређајима за фероелектричну меморију проблем заобилазе оксидна дна електроде која је потребна за постизање велике издржљивости у ПЗТ танким филмовима. Стога је испитивање доњег интерфејса такође пресудно за отпорне преклопне уређаје, посебно када се изолациони оксидни слој наложи на металну дну електроде при прилично високим температурама или захтева следећи корак жарења.

Најпопуларнија доња електрода за таложење многих оксидних танких филмова је Пт. Да би се постигло боље пријањање између Пт слоја и СиО2 / Си супстрата, обично се између њих уноси Ти слој. Добијена супстрат са Пт електродом има структуру Пт / Ти / СиО 2 / Си. Пошто је Пт хемијски и термички стабилан, не очекује се интердифузија или реакција између Пт и оксидних танких филмова. Међутим, дифузија атома адхезивног слоја, овде Ти атома, постаје значајна ако танки филм има високу температуру таложења или је жарен на високим температурама након таложења. Ова дифузија може значајно утицати на електрична својства целе структуре кондензатора. До сада је само мало посла обављено по том питању. На пример, Ианг и др. 23 извештава да се термичка дифузија Ти атома из адхезивног слоја дешава по целом Пт слоју приликом таложења ТиО 2 танких филмова на 250 ° Ц. Дифузни Ти делује као семе за проводне филаменте и контролише отпорничко пребацивање у ТиО 2 .

У нашем претходном раду пријављено је неиспарљиво биполарно отпорничко пребацивање у танким филмовима БиФеО 3 (БФО) који су депоновани на подлоге Пт / Ти / СиО 2 / Си 24, 25 . БФО припада групи перовскит-оксида, а температура таложења танких филмова БФО-а мора се строго контролисати да се спречи стварање нечистоћих фаза 26 . Оптимизована температура подлоге је 550 ~ 650 ° Ц за раст помоћу пулсираног наноса ласера ​​(ПЛД) у високо аутоматизованом ПЛД систему из СУРФАЦЕ. Ова температура је много виша од оне коју су извештавали Ианг и др. 23 Зато је неопходно проучити утицај дифузије Ти после тако високе температуре таложења на отпорничко пребацивање у БФО танким слојевима.

Резултати

Кривуље И – В свих узорака измерених на собној температури приказане су на слици 1, заједно са скицама које приказују одговарајућу структуру испитиваних узорака у инсектима сличним БФО кондензаторима. Једносмерни напон се примењује на горњој Ау електроди, док је доња Пт електрода уземљена. Стално време сваке тачке напона за време једносмерне струје износи 100 мс у напонским корацима од 200 мВ, а напонски низ је: 0 → +7 В → 0 → −7 В → 0.

Image

(а) И-В криве од ца. 500 нм танких филмова БФО на Пт (200 нм) / Ти (100 нм) / СиО 2 / Си подлогама депонованих на 650 ° Ц (Си-650, црни крути квадрат) и на 550 ° Ц (Си-550, црвена чврста супстанца кругови). (б) И – В криве од ца. 500 нм танких филмова БФО на Пт (100 нм) / Ти (30 нм) / сафиру (Пт / Ти / сафир, црни кругови) и на Пт (100 нм) / сафиру (Пт / сафир, црвени празни кругови) супстрати депоновано на 650 ° Ц. (а, б) Величина горњег контакта износи 0, 03 цм 2 . (ц) И-В криве Си-650 за ~ 700 ДЦ циклуса. (д) Тест издржљивости на Си-650. ЛРС и ХРС се постављају и ресетирају са напонским импулсима од + 6, 5 В и -6, 5 В, а отпор се очитава импулсним напоном +2 В.

Слика пуне величине

Као што је приказано на слици 1а, температура таложења значајно утиче на И-В карактеристике БФО танких филмова депонованих на подлоге Пт / Ти / СиО2 / Си. Са вишом температуром таложења од 650 ° Ц, кривуља И – В показује типично биполарно отпорничко понашање пребацивања (Си-650). Као што указују стрелице на слици 1а, позитивна пристраност индукује подешену операцију која структуру прелази из стања високог отпора (ХРС) у стање ниског отпора (ЛРС), а негативна пристраност ресетира структуру из ЛРС у ХРС. Омјер ОН / ОФФ, тј. Р ХРС / Р ЛРС, износи ~ 270 при напону од + В. В. Отпорно пребацивање је нехлапљив ефекат, што је доказано у нашим претходним извјештајима 24, 25 .

Морате напоменути да пре посматрања хистерезе И – В није потребно електроформирање на већим напонима. Електроформирање је деструктиван процес који укључује хемијску реакцију и термичка оштећења у уређају 27, а насумично формирани проводљиви филаменти током електроформинга такође нарушавају једноличност перформанси уређаја 28 . Извршен је велики рад на истраживању исправних услова електроформинга како би се побољшала отпорничка својства пребацивања 29, 30, 31, 32, 33 . Међутим, са становишта индустријске примене, погодно је да се корак електроформисања може елиминисати 27 . У овом раду, БФО танки филм одложен на узорку (узорак Си-650) у почетку је на ХРС-у. Може се директно пребацити на ЛРС тако што се први напон помера са 0 на +7 В, а затим напоном који се шири од +7 В до 0 настаје хистереза. Без електроформирања, уређај показује једноличне перформансе, И-В кривуље снимљене на различитим меморијским ћелијама показују сличну хистерезу 25 . Штавише, растући напон на истој ћелији кондензатора даје готово идентичне И – В карактеристике. Као што је приказано на слици 1ц, тест издржљивости реализован је понављањем једносмерног напона више од 500 циклуса, снимљене И-В кривуље показују врло слично понашање хистерезе, што указује да је пребацивање могуће поновити. Израженији тест издржљивости приказан је на слици 1д, где се структура пребацује напонским импулсима, тј. + 6, 5 В за ЛРС и −6, 5 В за ХРС, а отпор након пребацивања очитава се малим напоном од +2 В. Резултат указује на то да се структура може пребацивати између ХРС и ЛРС више од 10 5 циклуса без грешке.

Имајте на уму да нема наглог пада или скока отпора током процеса подешавања и ресетовања. Ово се поприлично разликује од већине отпорничких преклопних система заснованих на танким филмовима бинарног оксида, где рад подешавања или ресетовања индукује наглу промену отпора 34, 35, 36, 37 . До извесне мере, постепена модулација отпора напоном у структури заснованој на БФО у складу је с мемисторским моделом који је Цхуа предложио 1971. 38, иако промена отпора није строго зависна од набоја који пролази кроз уређај. Недавно је представљен практични водич за валидирана мјерења памћења на БФО отпорничком преклопном уређају 39 . Због постепене промене отпора, показано је да се стања више нивоа отпора могу увести у сваку меморију ћелије 40 засноване на БФО. Још занимљивије, ово пребацивање је потенцијално корисно за опонашање синапсе у вештачким неуроморфним круговима. На пример, недавно је извесно да је на нашим меморијалним уређајима заснованим на БФО-у 41 приказана пластичност вођена таласом.

Поред биполарног отпорничког пребацивања, друга карактеристика Си-650 је његово исправљање. Позитивна пристраност примењена на Ау горњој електроди је смер према напријед исправљачког споја, док негативни напон на Ау обрнуто помера спој. Фактор исправљања је ~ 20 на ± 7 В. За отпорне комутацијске меморијске уређаје меморијске ћелије су изграђене у пољу с попречним тракама. Познато је да пасивна попречна трака трпи струје снена који изазивају озбиљне сметње читања. Да би се решио овај проблем, диода је серијски повезана са сваком меморијском ћелијом (1Д1Р) 42 . Исправљачка карактеристика Си-650 може изоставити примену таквих додатних диода због ниске повратне струје цурења. Оно што је још важније, меморијски прозор Си-650 налази се у распону позитивног пристраности, тј. И-В хистереза ​​се појављује под позитивном пристраном, што значи да се рад читања увек реализује наглом кретањем према напријед. Ово може ефикасно спречити сметње читања сузбијањем струје пузања. Да би се добила висока осетљивост на сигнал и велика густина меморије, потребно је додатно смањити струју обрнутог цурења 43 . А повратна струја цурења зависи од храпавости површине танких слојева БФО, што ће се показати касније.

Исправно исправљање открива да на транспорт у Си-650 изузетно утичу интерфејси електрода / филм. Будући да танки слојеви БФО показују понашање н-типа водења 44 и узимајући у обзир правац споја према напријед, Сцхоттки контакт је вјероватно формиран на Ау / БФО интерфејсу. Доњи интерфејс БФО / Пт има много нижу потенцијалну баријеру и показује квази-охмичке контактне карактеристике. Када је спајање обрнуто пристрано (негативна пристраност), транспорт кондензатора Ау / БФО / Пт углавном се управља преко Сцхоттки-ове баријере, што ствара негативну хистеретицну кривуљу И-В под негативном пристраности.

Супротно томе, примећено је да исправљање исправљања нестаје ако се температура таложења смањи на 550 ° Ц (Си-550), што показује црвена крива на слици 1а. Струја се смањује за више редоследа под оба поларитета напона у поређењу са Си-650. Интересантније је да након смањења температуре таложења постаје тешко пребацити структуру на ЛРС под позитивном пристраности. Иако још увек постоји хистереза, однос ОН / ОФФ је само ~ 4 при напону од + 2 В, што је много мање него 270 опажено за узорак Си-650. Одсуство очигледног отпорничког пребацивања у Си-550 смањењем температуре таложења вероватно је последица велике висине баријере доњег интерфејса БФО / Пт и смањене концентрације електрона проводљивости. Симетрични И-В Си-550 указује да су висине баријера на Ау / БФО и БФО / Пт интерфејсима упоредиве. Због тога је отпорничко пребацивање у Си-650 снажно повезано са исправљањем транспортног својства, што је узроковано различитим висинама баријере на интерфејсима два електрода / БФО. Да би се добило биполарно отпорничко пребацивање у Ау / БФО / Пт кондензаторима, потребно је израдити асиметричну структуру различите висине баријере на интерфејсима два електрода / БФО. У том погледу, температура подлоге током таложења танког филма игра важну улогу у отпорном пребацивању. Док се горњи интерфејс Ау / БФО увек исправља, на температуру талога значајно утиче баријера на доњем интерфејсу БФО / Пт.

Поставља се питање пропадања контактне баријере на интерфејсу БФО / Пт у узорку Си-650, где би Сцхоттки контакт такође требало да се формира због још веће радне функције Пт (5, 12–5, 93 еВ) од Ау ( 5.10–5.47 еВ). Да бисмо разумели одсуство баријерског потенцијала на интерфејсу БФО / Пт у Си-650, ЕФТЕМ елементарне мапе за Ти су приказане на слици 2 за пресеке узорака Си-550 (слика 2а) и Си-650 (слика 2б ). Наранџасто подручје са већом светлошћу показује расподелу Ти. У Си-550, Ти слој испод Пт слоја се може јасно разликовати. Супротно томе, ивица Ти слоја је нејасна у узорку Си-650. Откривено је и неколико Ти-регалних региона који продире кроз горњи слој Пт, што даје јасан потпис да је одређена количина Тифа дифундирала на Пт / БФО интерфејс током раста БФО-а на температури 650 ° Ц. Ови резултати су додатно потврђени РБС мерењима слојева Пт (200 нм) / Ти (100 нм) (без таложења БФО), који су исперени у ПЛД комори под истим условима као и процеси налагања БФО за узорке Си-550 и Си-650 . РБС спектри приказани на слици 3 показују да се Ти сигнал и Пт сигнал лоцирају одвојено у распону енергије повратног распршивања 511–626 кеВ и 713–1088 кеВ, за нетакнуте и испечене Пт / Ти слојеве на 550 ° Ц. Међутим, услед појачане дифузије Ти, за Пт / Ти слојеве који се жаре на 650 ° Ц, Ти и Пт сигнал се спајају и јасно доказују мешање између Ти и Пт слојева. Концентрација Ти на интерфејсу БФО / Пт узорка Си-650 одређена је на 30% постављањем РБС спектра са СИМНРА симулацијским кодом 45 .

Image

Ти који се шире кроз слој Пт означени су стрелицама у (б).

Слика пуне величине

Image

Термичка обрада је била иста као и за узорке Си-550 и Си-650 (Слика 2). Стрелице означавају енергетски распон честица повратног распршивања за Ти сигнал и Пт сигнал.

Слика пуне величине

ЕФТЕМ слике показују да Ти дифузује кроз Пт слој и доспева до БФО / Пт интерфејса, који ствара тешку допинг регију н-типа близу доњег интерфејса 23 . То је могући разлог за малу висину баријере на доњем интерфејсу, што доводи до исправљања И-В криве Си-650. Улога Ти дифузије потврђена су са још два референтна узорка као што је приказано на слици 1б. Филм узгојен на Пт / сафиру без Ти слоја (Пт / сафир) има симетричну И-В кривуљу и није отпорно променљив. Супротно томе, након увођења слоја Ти између Пт и сафир (Пт / Ти / сафир), може се приметити исправљајућа и хистеретицна И-В крива. Фактор исправљања и однос ОН / ОФФ су ~ 800 на ± 7 В и ~ 545 на +2 В, респективно, који су и већи од оних Си-650. Може се видети да је струја узорка Пт / Ти / сафир упоредива са струјом Си-650 под позитивном пристраности (предња пристраност), али струја под негативном пристраном (повратна струја цурења) је потиснута за готово два реда величине, који ствара већи фактор исправљања. Већи омјер укључивања и искључивања отпорника у Ау / БФО / Пт / Ти / сафиру у односу на онај у Си-650 вјероватно је повезан с већим фактором исправљања, тј. Нижом повратном струјом цурења.

Потиснута струја повратног цурења у Ау / БФО / Пт / Ти / сафиру може се објаснити глатком површином БФО-а пре наношења Ау-електроде. Као што је приказано на слици 4, површинска храпавост танких филмова БФО је много мања на подлози Пт / сафир (14, 8 нм, слика 4ц) или Пт / Ти / сафир (16, 3 нм, слика 4д). Глатка површина БФО помаже да се успостави већа висина баријере на интерфејсу између горње електроде и танког филма БФО, изазивајући знатно нижу струју цурења под негативном пристраности 46 . Супротно томе, танки слојеви на подлогама Пт / Ти / СиО 2 / Си имају велику површинску храпавост (20, 9 нм Си-550 и 27 нм Си-650), према томе се повећава повратна струја цурења.

Image

Површина скенирања је 4 × 4 μм 2, а скала боја на десној страни је 200 нм.

Слика пуне величине

Основни механизам отпорничког пребацивања може вам помоћи да боље схватите важну улогу Ти дифузије. Исправљачки транспорт у тим отпорно променљивим узорцима (Си-650 & Пт / Ти / сафир) открива да убризгавање електрона из обе електроде у танки филм БФО нису еквивалентни под супротним напонским поларитетима. Под предњом пристраном (позитивна пристраност), због ниске баријере на интерфејсу БФО / Пт узроковане дифузијом Ти, велики број електрона се убризгава са доње Пт електроде у осиромашени слој на Ау / БФО интерфејсу и заробљен од стране центри за хватање трагова. Недавно, Луо и др. 47 извештава да слободна места за кисеоник делују као центри за хватање електрона и одговорна су за биполарно отпорничко пребацивање у својим танким филмовима с БФО допираним Мн. У нашим танким филмовима, овај поступак замке смањује дебљину слоја исцрпљивања и поставља структуру на ЛРС (слика С1 (а)). Док су под обрнутим пристраности (негативна пристраност), електрони блокирани преко интерфејса Сцхотткија Ау / БФО, на тај начин се наноси велико електрично поље преко слоја исцрпљивања, који активира заробљене електроне и емитује их из слоја исцрпљивања у доњу Пт електроду. Овај поступак уклањања продужава слој исцрпљивања и стога ресетира структуру на ХРС (слика С1 (б)). Овај механизам такође објашњава однос између фактора исправљања и односа ОН / ОФФ. За операцију ресетовања, већи фактор исправљања, у основи мала струја повратног цурења под негативном пристраном, ствара веће електрично поље на слоју исцрпљивања, које је у стању да ионизира више неутралних хватаљних центара и добије дебљи слој исцрпљивања. Стога се добија већи отпор ХРС на +2 В у Пт / Ти / сафиру у поређењу с оним у Си-650, што последично ствара већи омјер ОН / ОФФ у Пт / Ти / сафиру. С друге стране, доњи интерфејс БФО / Пт мора да има малу висину баријере за постављени рад, иначе се само неколико електрона може убризгати из доње Пт електроде у БФО танки филм под наглим померањем према напријед, као што су открили узорци Си- 550 и Пт / сафир, који имају нехимски контакт на доњем интерфејсу БФО / Пт и показују нехистеретске И – В кривуље (слика С1 (ц) и (д)). Треба приметити да је овај модел хватања пуњења у складу са постепеном променом отпора током пребацивања. Пошто се дебљина испражњења континуирано модулира спољним напоном, стање отпора се подешава узастопно, без наглих промена. Недавно је усвојен ефекат преноса набоја за тумачење узастопног отпорничког понашања у органским неиспарљивим памћењима 43 .

На основу горње анализе, критични фактор који треба узети у обзир за конструкцију отпорничких преклопних уређаја на основу представљене конструкције кондензатора Ау / БФО / Пт је да се добије велика разлика између висине баријере на двема интерфејсима електрода / филм. За танке филмове са перовскит оксидом, као што је БФО, висока температура таложења неминовно доводи до дифузије Ти кроз Пт слој и индукује квази-охмички контакт на доњем интерфејсу. Стога је много лакше конструирати асиметричну структуру с горњим Сцхотткијевим контактом и доњим охмичким контактом. Дифузија Ти, која је икада представљала озбиљан проблем у производњи металних / фероелектричних / металних сендвич конструкција, тако се испоставила као потенцијалну предност за конструкцију отпорничких преклопних уређаја.

Имајте на уму да Ти дифузија игра суштински другачију улогу у биполарном отпорничком пребацивању нашег Ау / БФО / Пт кондензатора од оне коју су извештавали Ианг ет ал. 23 у Пт / ТиО к / Пт структури. Тамо је потребан корак пред-електроформирања за касније пребацивање у танком слоју ТиО к . Дифузни Ти добро контролише формирање и пребацивање и може се постићи висок принос. Хистеретицни И – В у супротном смерном смеру у њиховој структури настаје због миграције слободних места за кисеоник (ОВ), која модулира висину Сцхоттки-ове баријере на врху Пт / ТиО к интерфејса. Међутим, хистереза ​​„осам пута“ И – В без икаквог поступка пред-електроформирања у нашем кондензатору Ау / БФО / Пт није у складу са моделом миграције ОВс 25 . Штавише, вреди приметити да узорци Си-650 и Пт / Ти / сафир увек показују исправљање понашања без обзира на стање отпорности. То се разликује од осталих отпорничких преклопних система са асиметричном расподјелом баријера, при чему И-В показује исправљање исправљања на ХРС, али симетрију у ЛРС 27 . Понављање исправљања у ЛРС од значаја је за уклањање погрешног читања стања отпора у пољу са попречним тракама када постоји суседна меморијска ћелија која је у ЛРС. Исправљање И – В карактеристика у ЛРС у представљеној Ау / БФО / Пт структури такође наговештава да је постављена операција мало вероватна због формирања локалних филамената који продиру у осиромашени слој на Ау / БФО интерфејсу, што би требало да доведе до не-исправљајући И – В на ЛРС 48 . Због тога, дифузија Ти у нашој структури само смањује висину баријере на интерфејсу дна БФО / Пт, али не промовише формирање проводљивих стаза кроз БФО слој.

Важно је напоменути да је ромбоедарски и ортхорхомбиц / тетрагонални БФО фероелектричан и да преокрет поларизације може модулирати висину баријере интерфејса и индуцирати отпорно пребацивање 15, 49 . Стога је потребно разјаснити улогу поларизацијског пребацивања у отпорничком пребацивању у представљеним Ау / БФО / Пт структурама. Петље напона поларизације (П – В) узорка Си-650 на доњој електроди Пт / Ти и узорка Пт / сафир на електрони с дном Пт приказане су на слици 5. П – В Си-650 је округласте и асиметрична због велике струје цурења приказане на слици 1а. Асиметричне карактеристике П – В и опадајућа поларизација изнад ца. 9 В Си-650 открива градијент поларизације у овом узорку 50 . Супротно томе, узорак Пт / сафир показује симетричну П – В петљу и максимум поларизације на 22 В. То је последица ниске струје цурења као што је приказано на слици 1б и симетричне И-В кривуље узорка Пт / сафир .

Image

Мерење поларизације узорка Си-650 се јако погоршава струјом цурења.

Слика пуне величине

У узорку Си-650 на доњој електроди Пт / Ти, где се врши отпорничко пребацивање, поларизацијско пребацивање је веома неефикасно због велике струје цурења. Али у изолационом узорку Пт / сафир, где се поларизација може пребацити врло добро, не може се приметити отпорно пребацивање. Штавише, отпорничко пребацивање се дешава на напонима знатно нижим од коерцивног напона који се може закључити из слике 5. Стога закључујемо да преокрет поларизације не доминира на отпорном пребацивању у нашим БФО танким слојевима. Недостатак отпорног пребацивања у узорку Пт / сафир вероватно је последица Сцхоттки контаката формираних на оба интерфејса, према томе транспорт Ау / БФО / Пт стака је увек ограничен једним од два Сцхоттки интерфејса, без обзира на поларитет напона.

Дискусија

Показали смо понашање биполарног отпора пребацивања без формирања у структурама кондензатора заснованих на БиФеО 3 . Без електроформирања, структуре показују једнолике перформансе и поновљив рад пребацивања и једносмерним и напонским импулсима. Пребацивање је уклопљено у транспортну карактеристику која исправља, ова самопоправљајућа природа омогућава израду попречних низова високе густине са мање ефекта унакрсног разговора узрокованог струјом пузања. Постепена модулација отпора током процеса пребацивања обећава је за складиштење података на више нивоа и изградњу вештачких неуроморфних мрежа. Оно што је још важније, показали смо да дифузија Ти игра важну улогу у формирању геометрије баријере асиметричне интерфејса која је критична за отпорно пребацивање металних / БиФеО 3 / металних конструкција. Предложени модел за хватање електрона, заједно са дифузијом Ти, може се проширити на остале отпорничке преклопне системе и делује као општи принцип за дизајн отпорничких преклопних уређаја на бази високих температура депонованих танких филмова.

Методе

БиФеО 3 танки слојеви дебљине око 500 нм депоновани су ласерским таложењем (ПЛД) на Пт (200 нм) / Ти (100 нм) / СиО 2 / Си подлогама на 650 ° Ц и 550 ° Ц. Као референцу, БФО танки слојеви су такође таложени на Пт (100 нм) / Ти (30 нм) / сафир и Пт (100 нм) / сафирне подлоге користећи исту температуру од 650 ° Ц. Подлоге су фиксиране металним држачем за узорак, а подлога се загрева отпорним грејачем. Након таложења БФО танког филма, Ау магнетрон распршивањем у атмосфери 2, 6 Па Ар се наноси Ау слој дебљине око 100 нм. Кружне горње електроде величине 0, 03 мм 2 постигнуте су прскањем кроз маску металне сенке. Дифузија Ти у доњој електроди (Пт / Ти слојеви) узорака анализирана је енергетски филтрираном електронском микроскопијом филтрираном енергијом (ЕФТЕМ) и Рутхерфорд повратном распршивањем (РБС). ЕФТЕМ је изведен на ФЕИ Титан 80–300 преносном електронском микроскопу, а РБС је мерен са 1, 7 МеВ Хе + јона и детектован под углом повратног распршивања од 170 °. Површинска морфологија БФО филмова је испитивана атомском силном микроскопијом (АФМ) са више модним системом компаније Веецо. Кривуље напона струје (И – В) снимљене су коришћењем изворног мерача Кеитхлеи 2400, а петље поларизационог напона (П – В) су праћене струјом Савиер-Товер.

Додатне информације

Ворд документи

  1. 1.

    Додатне информације

    Додатне информације

Коментари

Подношењем коментара пристајете да се придржавате наших Услова и Смерница заједнице. Ако нађете нешто злоупотребно или то није у складу са нашим условима или смерницама, означите то као непримерено.