Мемристорные эффекты в твёрдотельных гетероструктурах

Abstract

Обсуждается физическая природа гистерезисных транспортных характеристик двух твёрдотельных структур. Для гетероконтактов металлического инжектора со сложным оксидом переходных металлов показано, что двузначные вольт-амперные зависимости возникают вследствие миграции кислородных вакансий под действием внешнего электрического поля, в то время как мемристорное поведение наноструктурированных углеродных плёнок обусловлено наличием ловушек для носителей тока. В последнем случае обнаружено, что после нескольких периодов изменения тока, пропускаемого через углеродную плёнку, в ней формируется состояние с экстремально высокой проводимостью. Найденная экспериментально асимметрия вольт-амперных характеристик углеродных плёнок открывает возможность использования их в качестве элемента интегрированной мемристорной схемы, способного устранить паразитную связь между соседними коммутационными узлами.

Обговорюється фізична природа гістерезних транспортних характеристик двох твердотільних структур. Для гетероконтактів металевого інжектора зі складним оксидом перехідних металів показано, що двозначні вольт-амперні залежності виникають внаслідок міґрації Оксиґенових вакансій під дією зовнішнього електричного поля, в той час як мемристорну поведінку наноструктурованих вуглецевих плівок зумовлено наявністю пасток для носіїв струму. В останньому випадку виявлено, що після декількох періодів зміни струму, що пропускається через вуглецеву плівку, в ній формується стан з екстремально високою провідністю. Виявлена експериментально асиметрія вольт-амперних характеристик для вуглецевих плівок відкриває можливість використання їх в якості елемента інтеґрованої мемристорної схеми, здатного усунути паразитний зв’язок між сусідніми комутаційними вузлами.

Physical nature of hysteretic transport characteristics of two solid-state structures is discussed. For heterocontacts formed by a metal counter electrode with a complex transition-metal oxide, it is shown that two-valued current—voltage dependences appear due to the migration of the O vacancies under the influence of an external electric field whereas a memristancy-like behaviour of nanostructured carbon films is due to the presence of current-carrier traps. As found in the latter case, an extremely high conductivity state of carbon film is formed after several periods of the alternating current flowing through it. The experimentally discovered asymmetry of the current—voltage characteristics for carbon films opens up a possibility of their application as a base element of an integrated memristor circuit able to eliminate a parasitic link between the adjacent switching nodes.