Elektronien johtumismekanismien tutkiminen oksidipohjaisissa muistilaitteissa muistiin ja neuromorfisiin sovelluksiin.
Abstrakti
"Muistilaitteet ovat kaksinapaisia laitteita, jotka voivat muuttaa resistanssitilaansa sopivien jänniteärsykkeiden avulla. Resistanssi voidaan virittää laajalle resistanssialueelle, mikä mahdollistaa sovellukset, kuten monibittisen tiedon tallennuksen tai analogisen laskenta-muistin konseptit. Yksi lupaavimmista muistilaitteiden luokista perustuu oksidipohjaisten laitteiden valenssimuutosmekanismiin. Näissä laitteissa happivirheiden eli happivakanssien konfiguraatiomuutos johtaa laitteen vastuksen muutokseen. Mikroskooppinen ymmärrys johtumisesta on tarpeen, jotta voidaan suunnitella muistilaitteita, joilla on erityisiä vastusominaisuuksia. Tässä artikkelissa käsittelemme kirjallisuudessa ehdotettua johtamismekanismia ja ehdotamme kattavaa, mikroskooppista mallia tämän laiteluokan johtamismekanismista. Tämän mikroskooppisen kuvan kehittämiseksi johtumisesta kehitetään ab initio -simulaatiomalleja. Nämä simulaatiot ehdottavat kahta erilaista johtavuustyyppiä, joita molempia rajoittaa tunnelointi Schottky-esteen läpi metallielektrodikoskettimessa. Ero näiden kahden johtamismekanismin välillä on seuraava: ensimmäisessä tyypissä elektronit tunneloituvat johtavuuskaistalle ja toisessa tyypissä tyhjiin vikatiloihin. Nämä kaksi johtavuustyyppiä eroavat kokeellisesti havaitusta virtajännitesuhteestaan. Resistiivisen kytkennän alkuperä on identtinen kahdelle johtamistyypille ja perustuu tunnelointietäisyyden muutokseen, joka johtuu Schottky-esteen happivakanssin aiheuttamasta seulonnasta. Tämä ymmärrys voi auttaa suunnittelemaan optimoituja laitteita dynaamisen vastusalueen suhteen tiettyihin sovelluksiin.
Etsi tekninen paperi täällä.
Carsten Funck ja Stephan Menzel*
ACS-sovellus Elektroni. Mater. 2021, 3, 9, 3674–3692
Julkaisupäivä: 7
https://doi.org/10.1021/acsaelm.1c00398
