Физическая природа резистивных переключений в мезоскопических контактах на основе сложных оксидов переходных металлов

Abstract

Предложен новый механизм резистивных переключений в мезоскопических гетероконтактах, образованных остриём типичного металла с поверхностью массивных образцов оксидов переходных металлов со структурой перовскита, которые в своём объёме являются проводниками. Основываясь на экспериментальных данных о том, что приповерхностная область допированных сложных оксидов является крайне неоднородной с неметаллическим характером проводимости, авторы предполагают наличие в ней спонтанной поляризации даже в отсутствие внешнего электрического поля. Включение последнего будет приводить к переориентации мезоскопических электрических диполей в направлении поля. В таком случае гистерезис вольт-амперных характеристик является следствием нелинейной связи между приложенным электрическим полем и электрическим зарядом в кристаллической структуре. Приведены экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что двузначные вольт-амперные кривые наблюдаются в гетероструктурах с разными перовскитными материалами.

Запропоновано новий механізм резистивних перемикань у мезоскопічних гетероконтактах, утворених вістрям з типового металу із поверхнею масивних зразків оксидів перехідних металів зі структурою перовскіту, які у всередині є провідниками. Ґрунтуючись на експериментальних даних про те, що приповерхнева область допованих складних оксидів є вкрай неоднорідною із неметалічним характером провідности, автори припускають наявність в ній спонтанної поляризації навіть за відсутности зовнішнього електричного поля. Включення останнього буде приводити до переорієнтації мезоскопічних електричних диполів у напрямку поля. В такому випадку гістереза вольт-амперних характеристик є наслідком нелінійного зв’язку між прикладеним електричним полем та електричним зарядом у кристалічній структурі. Наведено експериментальні дані, які свідчать про те, що двозначні вольт-амперні криві спостерігаються в гетероструктурах з різними перовскітними матеріялами.

A new mechanism of resistive switchings in the mesoscopic heterocontacts formed by a conventional-metal tip with a surface of bulk transition-metal oxide samples with a perovskite structure, which are conductors in their interior, is proposed. Based on the experimental data proving that the near-surface region of doped complex oxides is highly inhomogeneous with non-metallic conductivity, authors assume the presence of spontaneous polarization in it, even in the absence of an external electric field. Turning on the field will lead to a reorientation of mesoscopic electric dipoles in a field direction. In this case, the hysteresis of current–voltage characteristics is a result of the nonlinear coupling between the applied electric field and the electric charge inside the crystal structure. Experimental data are presented indicating that double-valued current–voltage curves are observed in the heterostructures with various perovskite materials.