Bipolar resistive switching in memristors based on Ge/Si(001) epitaxial layers

Abstract

The Ag/Ge/Si(001) stacks with threading dislocations in Ge layer demonstrating the I-V curves typical for the bipolar resistive switching were investigated. Cross-sectional transmission electron microscopy and electron beam induced current measurement confirmed the resistive switching mechanism to be the formation of conductive filaments consisting of the Ag atoms across the entire Ge layer via the electric-field driven transport of Ag+ ions along the threading dislocations.

Resistive switching of memristors base on epitaxial structures p-Si/p-Ge/n-=SUP=-+-=/SUP=--Si(001) with Ru and Ag electrodes

“…The values of V f are listed in the table. It has been demonstrated earlier [10] by crosssectional high-resolution transmission electron microscopy that the electroforming of memristors based on structures with Ag electrodes is associated with filling of threading dislocations by Ag atoms as a result of drift of Ag + ions from etch pits. Data on the process of electroforming and RS of Ru/p-Si/ p-Ge/n + -Si(001) memristors are reported for the first time in the present study.…”

Резистивное переключение мемристоров на основе эпитаксиальных гетероструктур p-Si/p-Ge/n-=SUP=-+-=/SUP=--Si(001) с Ru- и Ag-электродами

“…Значения V f указаны в таблице. Ранее методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения на поперечных срезах было показано, что электроформовка мемристоров на основе структур с Ag-электродами связана с заполнением атомами Ag прорастающих дислокаций в результате дрейфа ионов Ag + из ямок травления [10]. Данные об электроформовке и РП мемристоров Ru/p-Si/ p-Ge/n + -Si(001) получены впервые.…”

“…1, d). В [10] было показано, что Ag в процессе электроформовки и РП аккумулируется в дислокациях несоответствия на границе Ge/Si. В данных мемристорах также наблюдалась инверсия полярности РП, но только после относительно большого числа циклов переключения (∼ 50).…”

Демонстрация эффекта резистивного переключения отдельных филаментов в мемристорных структурах Ag/Ge/Si методом атомно-силовой микроскопии

“…3, а показана типичная ВАХ I(V ), измеренная в условиях контакта АСМ-зонда к Ag в проводящей (глубокой) лунке травления. На ВАХ наблюдается выраженный гистерезис, типичный для биполярного РП, который был связан с формированием и разрывом Ag-филамента в отдельной дислокации под лункой травления вследствие дрейфа ионов Ag + вдоль ядра дислокации под действием электрического поля между частицей Ag в лунке травления и подложкой [6,[10][11][12]. Отметим, что отношение токов через АСМ-зонд в СНС и СВС на рис.…”

“…Отметим, что отношение токов через АСМ-зонд в СНС и СВС на рис. 3 составляет ∼ 8.5 • 10 2 при напряжении чтения V read = 4 V. Гистерезис ВАХ, связанный с биполярным РП, наблюдался для мемристорных структур Ag/Ge/Si(001) с электродами Ag диаметром ∼ 0.5 mm [10][11][12], однако для этих макроконтактов значения отношения токов CHC и СВС для указанных структур при 300 K составляли ∼ 1.5−2. Различие может быть связано с влиянием токов утечки барьера Шоттки в СВС в мемристорных структурах c макроскопическими электродами.…”