Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2018 - zeszyt 9

Measurement of the thickness of the oxygen-depleted layer in the Ag/YBa2Cu3O7-x/Ag structures of the electro-resistance memory

Pomiar grubości warstwy zubożonej w tlen w strukturach Ag/YBa2Cu3O7-x/Ag pamięci elektrorezystancyjnej

10.15199/48.2018.09.24

Jan WAŚKIEWICZ

nr katalogowy: 115823
10.15199/48.2018.09.24

Streszczenie

The paper presents the results of experimental investigations of the phenomenon of electro-resistance memory in the Ag/YBa2Cu3O7-x/Ag thin-film structure at room and liquid nitrogen temperature. On the basis of the obtained voltage-current and amplitude characteristics, the threshold values of the resistive switching voltage were determined. Differences in the levels of these voltages at different switching directions and temperatures are explained using a mechanism based on oxygen ion electro-diffusion via oxygen vacancies. Using the mathematical model of this mechanism on the basis of the switching voltage values obtained, the thickness of layers depleted in oxygen ions were determined, which play a fundamental role in the switching process. The obtained thicknesses from 1.2 to 10.6 nm are consistent with the literature data for similar structures.

Abstract

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych zjawiska pamięci elektrorezystancyjnej w strukturze cienkowarstwowej Ag/YBa2Cu3O7-x/Ag w temperaturze pokojowej i ciekłego azotu. Na podstawie uzyskanych charakterystyk napięciowo-prądowych i amplitudowych wyznaczono wartości progowe napięcia przełączania rezystancji. Różnice poziomów tych napięć przy różnych kierunkach przełączania oraz temperaturach wyjaśniono za pomocą mechanizmu opartego na elektrodyfuzji jonów tlenu poprzez wakansy tlenowe. Wykorzystując model matematyczny tego mechanizmu na podstawie otrzymanych wartości napięcia przełączania wyznaczono grubości warstw zubożonych w jony tlenu, które odgrywają zasadniczą rolę w procesie przełączania. Otrzymane grubości od 1,2 do 10,6 nm są zgodne z danymi literaturowymi dla podobnych struktur.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Freitas R.F., Wilcke W.W., Storage-class memory: The next storage system technology, IBM J. Res. Dev., 52 (2008), 439.
[2] Gastaldi R., Campardo G. (eds.), In search of the next memory, Springer IP AG, (2005).
[3] Choi B.J., Jeong D.S., Kim S.K. et al., Resistive switching mechanism of TiO2 thin films grown by atomic-layer deposition, J. Applied Physics, 98 (2005), 033715.
[4] Hickmott T.W., J. Applied Physics, 33 (1962), 2669.
[5] Gibbons J.F., Beadle W.E., Solid-State Electron., 7 (1964), 785.
[6] Acha C., Electric pulse-induced resistive switching in ceramic YBa2Cu3O7-δ/Au interfaces, Physica B, 404 (2009), n.18, 2746- 2748.
[7] Tomasek M., Plecenik T., Truchly M. et al., Temperature dependence of the resistance switching effect studied on the metal/YBa2Cu3O6+x planar junctions, Journal of Vacuum Science and Technology B, 29 (2011), n.1, 01AD04(1-5).
[8] Plecenik T., Tomášek M., Belogolovskii M. et al., Effect of crystallographic anisotropy on the resistance switching phenomenon in perovskites, 111 (2012), n.5, 056106.
[9] Waśkiewicz J., Gołębiowski J. Resistive memory physical mechanism in a thin-film Ag/YBa2Cu3O7-x/Ag structure, Przegląd Elektrotechniczny, 91 (2015), n.11, 313-7.
[10] Hanada A., Kinoshita K., Matsubara K. et al., Developmental mechanism for the resistance change effect in perovskite oxide-based resistive random access memory consisting of Bi2Sr2CaCu2O8+δ bulk single crystal, Journal of Applied Physics, 110 (2011), n.8, 084506(1-5).
[11] Nian Y.B., Strozier J., Wu N.J. et al., Evidence for an oxygen diffusion model for the electric pulse induced resistance change effect in transition-metal oxides, Physical Review Letters, 98 (2007), 146403.
[12] Acha C., Schulman A., Boudard M. et al., Transport mechanism through metal-cobaltite interfaces, Applied Physics Letters, 109 (2016), n.1, 011603.
[13] Lee S.B., Kim A., Lee J.S. et al., Appl. Phys. Lett., 97 (2010), 093505.
[14] Acevedo W., Acha C., Sánchez M.J. et al., Origin of multistate resistive switching in Ti/manganite/SiOx/Si heterostructures, Applied Physics Letters, 110 (2017), n.5, 053501.
[15] Gołębiowski J., Waśkiewicz J., Resistive memory effect in a thin-film structure based on YBa2Cu3O7-x superconductor, Przegląd Elektrotechniczny, 89 (2013), n.8, 83-6.
[16] Rozenberg M.J., Sanchez M.J., Weht R. et al., Mechanism for bipolar resistive switching in transition-metal oxides, Physical Review B, 81 (2010), n.11, 115101(1-5).
[17] Tulina N.A., Borisenko I.Yu., Sirotkin V.V., Reproducible resistive switching effect for memory applications in heterocontacts based on strongly correlated electron systems, Physics Letters A, 372 (2008), n.44, 6681-6686.
[18] Schulman A., Rozenberg M.J., Acha C., Anomalous time relaxation of the nonvolatile resistive state in bipolar resistiveswitching oxide-based memories, Physical Review B, 86 (2012), n.10, 104426(1-5).
[19] Taskin A.A., Lavrov A.N., Ando Y., Achieving fast oxygen diffusion in perovskites by cation ordering, Applied Physics Letters, 86 (2005), n.9, 91910-13.
[20] Tu K.N., Yeh N.C., Park S.I. et al., Physical Review B, 39 (1989), 304.
[21] Grajcar M., Plecenik A., Darula M., et al., Surface degradation of YBa2Cu3O7-delta observed by means of contact resistance measurement, Solid State Communications, 81 (1992), n.2, 191-4.
[22] Plecenik A., Grajcar P., Seidel P. et al., Studies of high temperature superconductors, 20 (1996), p.75.
[23] Bruchhaus R., Waser R. Bipolar resistive switching in oxides for memory applications, Thin Film Metal-Oxides: Fundamentals and Applications in Electronics and Energy, (2010), pp.131-167.
[24] Schulman A., Lanosa L.F., Acha C. Poole-Frenkel effect and variable-range hopping conduction in metal/YBCO resistive switching, Journal of Applied Physics, 118 (2015), n.4, 044511 (1-6).
[25] Lee P.A., Nagaosa N., Wen X.G., Rev. Mod. Phys., 78 (2006), 17.
[26] Plecenik A., Grajcar M., Seidel P. et al., Physica C, 301 (1998), 234.
[27] Plecenik A., Grajcar P., Seidel P. et al., Studies of high temperature superconductors, 20 (1996), p.84.
[28] Rothman S.J., Routbort J.L., Baker J.B., Physical Review B, 40 (1989), 8852.
[29] Runde M., Routbort J.L., Rothman S.J. et al., Physical Review B, 45 (1992), 7375.
[30] Plakida N.M., High temperature superconductivity: experiment and theory, Springer, Berlin, 1995, 237p.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 115823 "Measurement of the thickn..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2018-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2018-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma