Undersökning av elektronledningsmekanismer i oxidbaserade memristiva enheter för minnes- och neuromorfa tillämpningar.
Abstrakt
"Memristiva enheter är enheter med två terminaler som kan ändra sitt motståndstillstånd vid applicering av lämpliga spänningsstimuli. Resistansen kan ställas in över ett brett resistansintervall vilket möjliggör tillämpningar som multibit datalagring eller analoga datorer i minnet. En av de mest lovande klasserna av memristiva enheter är baserad på valensförändringsmekanismen i oxidbaserade enheter. I dessa anordningar leder en konfigurationsändring av syredefekter, dvs syrevakanser, till ändring av anordningsmotståndet. En mikroskopisk förståelse av ledningen är nödvändig för att designa memristiva enheter med specifika resistansegenskaper. I detta dokument diskuterar vi ledningsmekanismen som föreslagits i litteraturen och föreslår en omfattande, mikroskopisk modell av ledningsmekanismen i denna klass av enheter. För att utveckla denna mikroskopiska bild av ledningen utvecklas ab initio simuleringsmodeller. Dessa simuleringar föreslår två olika typer av ledning, som båda begränsas av en tunnling genom Schottky-barriären vid metallelektrodkontakten. Skillnaden mellan de två ledningsmekanismerna är följande: för den första typen går elektronerna in i ledningsbandet och, i den andra typen, in i tillstånden för vakansdefekter. Dessa två typer av ledning skiljer sig åt i deras nuvarande spänningsförhållande, vilket har upptäckts experimentellt. Ursprunget för den resistiva omkopplingen är identisk för de två typerna av ledning och är baserad på en modifiering av tunnelavståndet på grund av den syrevakansinducerade screeningen av Schottky-barriären. Denna förståelse kan hjälpa till att designa optimerade enheter när det gäller det dynamiska motståndsintervallet för specifika applikationer."
Hitta tekniskt dokument här.
Carsten Funck och Stephan Menzel*
ACS Appl. Elektron. Mater. 2021, 3, 9, 3674–3692
Publiceringsdatum: 7 september 2021
https://doi.org/10.1021/acsaelm.1c00398
