Modello completo di conduzione elettronica in dispositivi memristivi a base di ossido

Astratto
“I dispositivi memristivi sono dispositivi a due terminali che possono cambiare il loro stato di resistenza dopo l’applicazione di appropriati stimoli di tensione. La resistenza può essere regolata su un ampio intervallo di resistenza consentendo applicazioni come l'archiviazione di dati multibit o concetti di elaborazione analogica in memoria. Una delle classi più promettenti di dispositivi memristivi si basa sul meccanismo di cambiamento di valenza nei dispositivi a base di ossido. In questi dispositivi, una modifica della configurazione dei difetti di ossigeno, cioè dei posti vacanti di ossigeno, porta alla modifica della resistenza del dispositivo. Una comprensione microscopica della conduzione è necessaria per progettare dispositivi memristivi con proprietà di resistenza specifiche. In questo articolo discutiamo il meccanismo di conduzione proposto in letteratura e proponiamo un modello microscopico completo del meccanismo di conduzione in questa classe di dispositivi. Per sviluppare questa immagine microscopica della conduzione, vengono sviluppati modelli di simulazione ab initio. Queste simulazioni suggeriscono due diversi tipi di conduzione, entrambi limitati da un tunnel attraverso la barriera Schottky in corrispondenza del contatto dell'elettrodo metallico. La differenza tra i due meccanismi di conduzione è la seguente: nel primo tipo gli elettroni entrano nella banda di conduzione e nel secondo tipo negli stati di difetto di vacanza. Questi due tipi di conduzione differiscono nella loro relazione tensione-corrente, che è stata rilevata sperimentalmente. L'origine della commutazione resistiva è identica per i due tipi di conduzione e si basa su una modifica della distanza di tunneling dovuta allo schermo indotto dai posti vacanti di ossigeno della barriera Schottky. Questa comprensione può aiutare a progettare dispositivi ottimizzati in termini di gamma di resistenza dinamica per applicazioni specifiche”.

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Carsten Funck e Stephan Menzel*
Richiesta ACS. Elettrone. Madre. 2021, 3, 9, 3674–3692
Data di pubblicazione: 7 settembre 2021
https://doi.org/10.1021/acsaelm.1c00398