WO2013073993A2 - Мемристор на основе смешанного оксида металлов - Google Patents

Мемристор на основе смешанного оксида металлов Download PDF

Info

Publication number
WO2013073993A2
WO2013073993A2 PCT/RU2012/000899 RU2012000899W WO2013073993A2 WO 2013073993 A2 WO2013073993 A2 WO 2013073993A2 RU 2012000899 W RU2012000899 W RU 2012000899W WO 2013073993 A2 WO2013073993 A2 WO 2013073993A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
memristor
zirconium
active layer
titanium
hafnium
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/000899
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2013073993A8 (ru
WO2013073993A3 (ru
Inventor
Андрей Сергеевич БАТУРИН
Ирина Павловна ГРИГАЛ
Светлана Александровна ГУДКОВА
Андрей Михайлович МАРКЕЕВ
Анастасия Александровна ЧУПРИК
Anatoly Pavlovich Alekhin (Алехин, Анатолий Павлович)
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Федеральное Агентство По Правовой Защите Результатов Интеллектуальной Деятельности Военного, Специального И Двойного Назначения" (Фгбу "Фаприд")
Федеральноегосударственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Физико-Технический Институт (Государственный Университет)" (Мфти)
АЛЕХИНА, Элла Константиновна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Федеральное Агентство По Правовой Защите Результатов Интеллектуальной Деятельности Военного, Специального И Двойного Назначения" (Фгбу "Фаприд"), Федеральноегосударственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Физико-Технический Институт (Государственный Университет)" (Мфти), АЛЕХИНА, Элла Константиновна filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Федеральное Агентство По Правовой Защите Результатов Интеллектуальной Деятельности Военного, Специального И Двойного Назначения" (Фгбу "Фаприд")
Priority to US14/358,048 priority Critical patent/US20140332747A1/en
Priority to JP2014540997A priority patent/JP5827414B2/ja
Priority to CN201280054398.6A priority patent/CN104054190B/zh
Publication of WO2013073993A2 publication Critical patent/WO2013073993A2/ru
Publication of WO2013073993A3 publication Critical patent/WO2013073993A3/ru
Publication of WO2013073993A8 publication Critical patent/WO2013073993A8/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/883—Oxides or nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
    • H10N70/24—Multistable switching devices, e.g. memristors based on migration or redistribution of ionic species, e.g. anions, vacancies
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
    • H10N70/24—Multistable switching devices, e.g. memristors based on migration or redistribution of ionic species, e.g. anions, vacancies
    • H10N70/245—Multistable switching devices, e.g. memristors based on migration or redistribution of ionic species, e.g. anions, vacancies the species being metal cations, e.g. programmable metallization cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/821—Device geometry
    • H10N70/826—Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/883—Oxides or nitrides
    • H10N70/8833—Binary metal oxides, e.g. TaOx

Definitions

  • This invention relates to devices of micro- and nanoelectronics based on advanced materials and can be used to create computer systems based on memristor devices with stable and repeatable characteristics.
  • memristors bipolar devices whose electrical resistance varies in proportion to the charge flowing through it.
  • the electrical characteristics of the memristor are determined by the background of its functioning, which is similar to the properties of the synapse of biological neural systems.
  • memrist systems were used only as mathematical abstractions for modeling signal processing processes, the behavior of nonlinear semiconductor systems, electrochemical processes, and modeling the functioning of human brain neurons.
  • the main reason for the instability of memristor characteristics is the heterogeneity of the distribution of the electric field in the active memristor layer due to imperfect geometry of the memristor cell or imperfect active layer. Accordingly, there are two ways to increase the stability of memristor characteristics: improving geometry, as well as searching for new materials and new methods for forming the active layer and memristor electrodes. Ideally, both approaches should be used in parallel, but the second approach is primary, since it allows you to improve the base memristor cell.
  • the memristivity effect was first demonstrated in 2008 for the Pt-Ti0 2 -Ti n 0 2 ni-Pt system [DB Strukov, GS Snider, DR Stewart, RS Williams. The missing memristor found. Nature 2008, 453, p. 80].
  • a number of alternative materials have been proposed for use as an active memristor layer.
  • the memristivity effect was demonstrated in a nanopore-ionic solution system [M. Krems, YV Pershin, M. Di Ventra. Nano Lett. 2010, 10, p. 2674], in devices based on conductive polymers [T. Berzina, S. Erokhina, P. Camorani et al.
  • a three-layer structure is used as the active layer of the memristor, consisting of successive layers of p-type semiconductor, intrinsic semiconductor and p-type semiconductor several nm thick [Wen D., Bai X. Nanostructure quick-switch memristor and method of manufacturing the same. WO 2011000316. 01/06/2011].
  • An additional advantage of such a memristor device is the relatively high speed of switching from a high-resistance to a low-resistance state and vice versa (similar to PIN diodes).
  • the characteristics of such memristors may be poorly reproducible. This is due to the fact that, when using nanoscale electrodes, the concentration and distribution of the dopant in doped semiconductor layers with a thickness of several nm will make a large contribution to the resistance of the memristor cell.
  • nanosized metal-dielectric-metal structures remain the most common and promising. Structures of this kind, unlike most of those described above, are formed by standard methods applicable in modern silicon technology for creating integrated circuits. Therefore, the widespread use of nanoscale metal-dielectric-metal structures for the creation of memristors is due to the convenience and cost-effectiveness of the potential integration of such memristor devices in modern production. In addition, the possibilities of metal oxides, in particular, transition metals as applied to memristor technologies, have not yet been fully studied.
  • oxides of the ABO x type where A is a divalent or trivalent element, and B is titanium, or zirconium, or hafnium.
  • Oxides of this type have a wide range of electrophysical and structural properties, which makes it possible to flexibly control the concentration of charge carriers, the conductivity, the degree of homogeneity of the active memristor layer, and, as a result, increase the stability of memristor characteristics.
  • the closest in technical essence the device adopted for the prototype is a mixed oxide memristor of the type ⁇ B ⁇ O 3 " , where A is a divalent element, and B is titanium, or zirconium, or hafnium [Quitoriano NJ, Ohlberg D .; Kuekes PJ, Yang J. Using alloy electrodes to dope memristors. WO2010085226. 07.29.2010].
  • the enthalpy of bond formation is positive, and the binding energy is quite high.
  • a memristor should have relatively low homogeneity and conductivity, which, in turn, leads to heterogeneity of the distribution of the electric field in the active layer and, accordingly, low stability and repeatability of the memristor characteristics.
  • the objective of the invention is to increase the stability and repeatability of characteristics (switching voltage, resistance in low and high resistance states) of memristors, the resistance of which changes when an electric current is passed through them.
  • the second element is a metal
  • the metal is trivalent with an ionic radius of 0.7 - 1.2 ionic radius of titanium, or zirconium, or hafnium, respectively, and wearing the following ingredients mixed oxide, at. %: first element 60 to 99, second element 40 to 1.
  • the mixed metal oxide contains titanium as one element, then aluminum or scandium as the second element. And if mixed metal oxide contains zirconium or hafnium as one element, then the second element contains scandium, or yttrium, or lutetium.
  • FIG. 1 Scheme of the memristor.
  • FIG. 2 The primary and secondary sublayers of the active memristor layer.
  • the mixed metal oxide memristor contains an active layer 1 located between the lower conductive electrode 2 and the upper conductive electrode 3.
  • the active layer 1 consists of a primary active sublayer 4 and a secondary active sublayer 5.
  • the secondary active sublayer 5 includes the adjacent boundary region 6 of the active layer 1 and border region 7 electrode 3.
  • a voltage source 8 is connected to the electrodes 2 and 3.
  • a current meter 9 is connected to the circuit.
  • the active layer 1 is a mixed oxide of the ABO x type, where element B is titanium, or zirconium, or hafnium, and element A is a trivalent metal with an ionic radius close in magnitude to the ionic radius of element B. Moreover, if element B is titanium, then aluminum or scandium should be selected as A. If element B is zirconium or hafnium, then scandium or yttrium or lutetium should be used as A.
  • the active layer 1 is a material capable of charge transfer.
  • Charge carriers in the mixed oxide-based active layer are oxygen vacancies.
  • the application of an electric field of a certain magnitude or polarity between the electrodes using a voltage source of 8 leads to at least one of the following effects: 1) diffusion of oxygen atoms through electrode 3 and their concentration at the interface between electrode 3 - active layer one; 2) oxidation (or reduction) of the border region 7 of the electrode 3,
  • the concentration of charge carriers in the active layer and the distribution of carriers over the thickness of the active layer change.
  • the resistance of the active layer changes, which is recorded using a current meter 9.
  • the active layer 1 can be functionally divided into two sublayers: the primary active sublayer 4 and the secondary active sublayer 5.
  • the primary active sublayer 4 is a semiconductor or nominally dielectric material.
  • the primary active sublayer 4 is capable of transporting ions that In this case, they play a role similar to impurity atoms and are charge carriers, that is, in fact, the primary active sublayer 4 is a conductor with weak ionic conductivity. This property of the primary active sublayer 4 is necessary for controlling the flow of charge carriers through the memristor.
  • the secondary active sublayer 5 is the source of charge carriers for the primary active sublayer 4.
  • the secondary active sublayer 5 is a combination of the boundary region 7 of the electrode 3, subject to oxidation and reduction upon application of voltage, and the adjacent boundary region 6 of the active layer 1, enriched and depleted in oxygen vacancies during oxidation and reduction of the border region 7 of electrode 3.
  • the mixed metal oxide described above is used as the material of the active region, and the sizes of the ionic radii of atoms of titanium, or zirconium, or hafnium and metals of the third group differ little (the size of the ionic radii of atoms of metals of the third group is generally 0.7 - 1.2 ionic radius of titanium, or zirconium, or hafnium), then the enthalpy of bond formation is negative, and the binding energy is quite small.
  • the ratio of the yttrium ionic radius (0.093 nm according to the ionic radius table) to the zirconium ionic radius (0.079 nm according to the ionic radius table) is 1.18.
  • the enthalpy of formation of the zirconium and yttrium bonds in the mixed oxide Y 0 .iZro. 9 0 x is negative and amounts to about - 0.05 eV / cation, and the binding energy is small and amounts to 0.03 eV / cation.
  • the active layer of a mixed metal oxide memristor with a negative enthalpy of bond formation and low binding energy should have high homogeneity and conductivity, which, in turn, should provide high stability and repeatability of the mixed metal oxide memristor.
  • Example 1 To implement a switching matrix of nine memristors based on mixed metal oxide, a substrate of 1 cm x 1 cm in size was used, cut from a silicon wafer. For electrical insulation of the substrate and the switching matrix on the substrate by thermal oxidation at 1000 ° C in room conditions, Si0 2 oxide with a thickness of 100 nm was formed. Next, three lower electrodes are formed in the center of the substrate by electron lithography, which are a collection of parallel nanowires made of palladium — rectangular strips 300 nm wide and 50 ⁇ m long. The distance between the nanowires is 5 ⁇ m. The thickness of the palladium layers is 20 nm.
  • An active layer was deposited on a substrate with formed lower electrodes.
  • the mixed oxide Alo.15Tio.s5 x 20 nm thick was deposited by atomic layer deposition.
  • Alo.15 io.85Ox films were deposited at a substrate temperature of 300 ° C with alternating reaction cycles: the first cycle A1 (CH3) 3 — H2O and twenty-four cycles Ti (OC 2 H 5 ) 4 — H 2 O. The total number of cycles was five hundred . So that the dielectric layer Alo.15Tio.s5 x does not completely cover the contact pads of the lower electrodes and does not electrically isolate them, before applying the dielectric layer, the surface of the sample was completely coated with an electronic resistive polymethyl methacrylate.
  • three upper electrodes are formed by electronic lithography, which are a combination of nanowires made of titanium, parallel to each other and perpendicular to the lower electrodes.
  • the upper electrodes have a width of 300 nm and a length of 50 ⁇ m, the distance between the nanowires is 5 ⁇ m.
  • the thickness of the layers of titanium is 50 nm.
  • the upper electrodes are located on the sample so that they form nine intersections with the lower electrodes.
  • the nanowire profile of palladium and titanium has a rectangular shape.
  • a board with copper square contact pads with a lateral size of 3 x 3 mm 2 was made from foil-coated fiberglass with a size of 3 x 3 cm 2 using the standard method of copper etching in an aqueous solution of ferric chloride.
  • the electrical contact between the nanowires and the contact pads on the circuit board was realized by means of a gold wire with a diameter of 25 ⁇ m by thermal compression welding.
  • An Agilent U2722A measuring instrument was connected in pairs between the lower and upper electrodes, which included a power source and a current meter. The current-voltage characteristics were measured in the voltage range from -2.5 V to 2.5 V and the memristors were switched from the high-resistance state to the low-resistance state and vice versa using the standard control program of the device.
  • the resistance of the high-resistance and low-resistance states of memristors was averaged over 10 3 cycles of switching from the high-resistance to low-resistance state and vice versa.
  • the switching voltage from the high-resistance to the low-resistance state was 2.1 ⁇ 0.2 V
  • R 0 N 930 ⁇ 50 Ohm.
  • the maximum spread of resistance values in high-resistance in low-resistance states lies within 5.5%, the spread of the switching voltage does not exceed 10%.
  • Example 2 The second example of the implementation of the memristor is technically similar to the first. The difference is that: 1) a switching matrix of sixteen memristors was formed; 2) the mixed oxide Yo.iZr 0 was formed as the active layer. 9 0 x 5 nm thick; 3) zirconium was sprayed as the upper electrode. The zirconium layer has a thickness of 2 nm and is in direct contact with the active layer. On top of the zirconium layer is coated with a palladium layer 10 nm thick. For sixteen formed memristors based on mixed oxide Y 0 .iZro.
  • Example 3 The third example of the implementation of the memristor is technically similar to the first. The difference is that: 1) a mixed oxide of Luo.45Zro.65Ox 6 nm thick was formed as the active layer; 2) zirconium was sprayed as the upper electrode. The zirconium layer has a thickness of 2 nm and is in direct contact with the active layer. On top of the zirconium layer is coated with a palladium layer 10 nm thick.
  • the switching voltage from the high-resistance to the low-resistance state was 2.0 ⁇ 0.2 V
  • the spread of resistance values in high-resistance in low-resistance states and switching voltage values lies within 6%.
  • the obtained result indicates that the use of Luo.45Zro.65Ox mixed oxide as an active layer allows the formation of a memristor nanostructure with highly stable and well repeatable characteristics.
  • the combination of the known features of the memristor and distinctive features allows us to obtain a new technical result, namely, it allows to increase the stability and repeatability of the characteristics of memristors, the resistance of which changes when an electric current is passed through them, due to increased homogeneity and conductivity of the active memristor layer.

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Thyristors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к устройствам микро- и наноэлектроники на основе перспективных материалов. Такие мемристорные устройства со стабильными и повторяемыми характеристиками могут быть использованы для создания компьютерных систем на основе аналоговой архитектуры искусственных нейронных сетей. Данное устройство состоит из активного слоя, расположенного между двумя токопроводящими слоями, находящегося с ними в электическом контакте и представлющего собой оксид типа АВОх, где элемент В является титаном, или цирконием, или гафнием, а элемент А - трехвалентным металлом с ионным радиусом, равным 0,7-1,2 ионного радиуса титана, или циркония, или гафния. Если элемент В является титаном, то в качестве А выбирают алюминий или скандий, если элемент В является цирконием или гафнием, то в качестве А выбирают скандий, или иттрий, или лютеций. Повышение стабильности и повторяемости напряжения переключения, сопротивления в низко и высокоомном состояниях, является техническим результатом предложенного изобретения.

Description

Мемристор на основе смешанного оксида металлов
Данное изобретение относится к устройствам микро- и наноэлектроники на основе перспективных материалов и может быть использовано для создания компьютерных систем на основе мемристорных устройств со стабильными и повторяемыми характеристиками.
Новые перспективы в создании компьютерных систем открывает использование аналоговой архитектуры искусственных нейронных сетей, позволяющих оптимизировать принцип обработки команд по сравнению с цифровым принципом, повсеместно используемым, в классическом компьютере фон Неймана.
Основу предлагаемых нейроморфических систем составляют мемристоры— двухполюсные устройства, электрическое сопротивление которых изменяется пропорционально заряду, протекшему через него. Электрические характеристики мемристора определяются предысторией его функционирования, что похоже на свойства синапса биологических нейронных систем. Понятие мемристора (resistor + memory, memristor), четвертого пассивного элемента электрических цепей, впервые было введено в 1971 году [L.O. Chua, IEEE Trans. Circuit Theory 1971, 18, p. 507]. Вплоть до 2008 года мемристивные системы использовались лишь как математические абстракции для моделирования процессов обработки сигналов, поведения нелинейных полупроводниковых систем, электрохимических процессов и моделирования работы нейронов головного мозга человека. Однако на практике эффект мемристивности не был продемонстрирован, поскольку для микроскопических структур изменение электрического сопротивления было ничтожно мало. С появлением возможности формирования наноразмерных структур сотрудниками Hewlett-Packard впервые было экспериментально показано, что мемристивный эффект возникает в наноразмерных структурах металл- диэлектрик-металл за счет перемещения зарядов в сверхтонком диэлектрическом слое при приложении электрического поля, например, при движении вакансий кислорода в слое диоксида титана Ί1Ο2 толщиной ~ 5 нм [D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, R.S. Williams. The missing memristor found. Nature 2008, 453, p. 80; Williams R.S., Yang J., Pickett M., Ribeiro G., Strachan J.P. Memristors based on mixed-metal-valence compounds. WO2011028208. 10.03.2011]. В последние годы механизм резистивного переключения в слоях оксидов титана с симметричными Pt электродами был подробно исследован [J.J. Yang et al. Memristive switching mechanism for metal/oxide/metal nanodevices. Nature Nanotechnology 2008, 3, p. 429; J.P. Strachan, JJ. Yang et al. Nanotechnology 2009, 20, p. 485701].
Для большинства типов мемристоров, в том числе для мемристоров на основе оксидов переходных металлов, остается нерешенным вопрос достаточно достаточно высокой нестабильности и неповторяемости значений таких параметров, как напряжение переключения, сопротивление в низкоомном и в высокоомном состояниях [S. Н. Jo, Т. Chang, I. Ebong et al. Nanoscale Memristor Device as Synapse in Neuromorphic Systems. Nano Lett. 2010, 10, p. 1297; Q. Xia, J. J. Yang, Wei Wu et al. Self-Aligned Memristor Cross-Point Arrays Fabricated with One Nanoimprint Lithography Step. Nano Lett. 2010, 10, p. 2909]. Часто данную проблему решают наработкой каждой мемристорной ячейки [Q. Xia, J. J. Yang, Wei Wu et al. Self-Aligned Memristor Cross-Point Arrays Fabricated with One Nanoimprint Lithography Step. Nano Lett. 2010, 10, p. 2909], однако эта процедура не гарантирует долговременной стабильности характеристик мемристора, особенно с учетом особенностей аналоговой архитектуры нейроморфических систем, когда обращение к отдельной ячейке может происходить через достаточно продолжительное время.
Основной причиной нестабильности характеристик мемристора является неоднородность распределения электрического поля в активном слое мемристора из-за неидеальности геометрии мемристорной ячейки или неидеальности активного слоя. Соответственно, существует два пути повышения стабильности характеристик мемристора: совершенствование геометрии, а также поиск новых материалов и новых способов формирования активного слоя и электродов мемристора. В идеальном случае, оба подхода должны использоваться параллельно, однако второй подход является первичным, поскольку позволяет усовершенствовать базовую мемристорную ячейку.
Как уже упоминалось выше, впервые эффект мемристивности был продемонстрирован в 2008 г. для системы Pt-Ti02-Tin02n-i-Pt [D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, R.S. Williams. The missing memristor found. Nature 2008, 453, p. 80]. В последние годы был предложен ряд альтернативных материалов для использования в качестве активного слоя мемристора. Эффект мемристивности был продемонстрирован в системе нанопора- ионный раствор [М. Krems, Y.V. Pershin, М. Di Ventra. Nano Lett. 2010, 10, p. 2674], в устройствах на основе токопроводящих полимеров [Т. Berzina, S. Erokhina, P. Camorani et al. Applied materials & interfaces 2009, 1, p. 2115] и протеиновых молекул [Dianzhong W. Manufacturing method for protein structure quick switch memristor array. CN101630662. 20.02.2010], ансамблей наночастиц [Kim Т.Н., Cheon J.W., Jang J.-T. Nanoparticle assembly-based switching device. WO2010062127. 03.06.2010], в частности, наночастиц монокристаллического магнетита (Fe304) [Т.Н. Kim, E.Y. Jang, NJ. Lee et al. Nano Lett. 2009, 9, p. 2229]. Однако мемристоры на основе подобных материалов формируются методами, нехарактерными для современной кремниевой технологии создания интегральных схем. Поэтому использование данных материалов в качестве активного слоя мемристора существенно затрудняет интеграцию мемристоров в современную производство.
Для упрощения интеграции и уменьшения стоимости производства в качестве активного слоя мемристора используют трехслойную структуру, состоящую из последовательно расположенных слоев полупроводника п- типа, собственного полупроводника и полупроводника р-типа толщиной несколько нм [Wen D., Bai X. Nanostructure quick-switch memristor and method of manufacturing the same. WO 2011000316. 06.01.2011]. Дополнительным достоинством подобного мемристорного устройства является относительно высокая скорость переключения из высокоомного в низкоомное состояние и наоборот (аналогично PIN диодам). Однако характеристики таких мемристоров могут быть плохо воспроизводимы. Это обусловлено тем, что при использовании наноразмерных электродов большой вклад в сопротивление мемристорной ячейки будут давать концентрация и распределение легирующей примеси в легированных полупроводниковых слоях толщиной несколько нм.
Несмотря на широкий диапазон материалов, используемых в качестве активного слоя мемристора, наноразмерные структуры металл- диэлектрик-металл остаются наиболее распространенными и многообещающими. Структуры такого рода, в отличие от большинства описанных выше, формируются стандартными методами, применямыми в современной кремниевой технологии создания интегральных схем. Поэтому широкое применение наноразмерных структур металл- диэлектрик-металл для создания мемристоров обусловлено удобством и экономичностью потенциальной интеграции подобных мемристорных устройств в современное производство. Кроме того, возможности оксидов металлов, в частности, переходных металлов в применении к мемристорным технологиям еще до конца не изучены.
Поскольку в традиционной системе слоев Τΐθ2-Τϊηθ2η-ι распределение носителей заряда (вакансий кислорода) по толщине пленки носит случайный характер, особое внимание уделяется созданию контролируемого профиля распределения примесей в объеме активного слоя для эффективного управления носителями заряда в мемристоре [Quitoriano N.J., Kuekes P.J., Yang J. Controlled placement of dopants in memristor active regions. WO2010085225. 29.07.2010]. Достичь подобных результатов можно путем ионной имплантации элементов, имеющих большое количество валентных электронов, в объем активного слоя и последующего отжига [Tang D., Xiao Н. Method for forming memristor material and electrode structure with memristance. US20090317958. 24.12.2009]. При этом на определенной глубине образуются области, богатые вакансиями с отрицательным зарядом. Однако использование ионной имплантации позволяет точно контролировать и гибко регулировать количество и распределение имплантированных атомов и, соответственно, областей, обогащенных носителями заряда в пленках толщиной 10 нм и более. Поскольку активный слой мемристора часто имеет толщину около 3-10 нм, метод ионной имплантации не является оптимальным для формирования однородного распределения примесей и, соответственно, не приводит к повышению стабильности характеристик мемристора.
Для использования в качестве материала активного слоя мемристора предложено множество перспективных оксидов [Williams R.S., Yang J., Pickett M., Ribeiro G., Strachan J.P. Memristors based on mixed-metal-valence compounds. WO2011028208. 10.03.2011]:
ТЮ2-Т1п02п.ь где п = 3...9,
Zr02-ZrO2.x, где x = 0.01...0.5,
НЮ2-НГО2.Х) где x = 0.01...0.5,
TiaZrbHfc02-(TidZreHff)n02n. где a+b+c=l, d+e+f=l, n = 3...15,
У02-Уп02п.ь где п = 3...9,
VaNbbTacO (Vd beTaf)n02n.b где a+b+c=l, d+e+Ы, n = 3...12,
Nb205- b02,
>205-многокомпонентный оксид Nb (степень окисления +5 или+4), в том числе Nb205-Nb02+X, где х = -0.5 ... 0.5,
Та205-Та02, W
Та205-многокомпонентный оксид Та (степень окисления +5 или+4), в том числе Та205-Та02+Х, где х = -0.5 ... 0.5,
МоОз-МопОзп. где п = 4...12,
W03-Wn03n-i, где п = 4...12,
CraMobWc03-(CrdMocWf)n03n-b где a+b+c=l, d+e+£=l, п = 4...15,
Fe203-Fe304,
Ni203-Ni304,
Co203-Co304.
Представленный обширный перечень оксидов не учитывает широкий класс смешанных оксидов типа АВОх, где А является дивалентным или трехвалентным элементом, а В является титаном, или цирконием, или гафнием. Оксиды подобного типа обладают широким диапазоном электрофизических и структурных свойств, что позволяет гибко регулировать концентрацию носителей заряда, величину проводимости, степень гомогенности активного слоя мемристора и, как следствие, повысить стабильность характеристик мемристора.
Наиболее близким по своей технической сущности устройством, принятым за прототип, является мемристор на основе смешанного оксида типа ^В^О3", где А является дивалентным элементом, а В является титаном, или цирконием, или гафнием [Quitoriano N.J., Ohlberg D.; Kuekes P. J., Yang J. Using alloy electrodes to dope memristors. WO2010085226. 29.07.2010].
Поскольку размер ионных радиусов атомов титана, или циркония, или гафния и металлов второй группы отличаются довольно сильно (за исключением пары Mg и Ti), энтальпия образования связи положительна, а энергия связи довольно высока. В результате такой мемристор должен обладать относительно низкой гомогенностью и проводимостью, что, в свою очередь, приводит к неоднородности распределения электрического поля в активном слое и, соответственно, низкой стабильности и повторяемости характеристик мемристора. Задачей данного изобретения является повышение стабильности и повторяемости характеристик (напряжения переключения, сопротивления в низкоомном и в высокоомном состояниях) мемристоров, сопротивление которых изменяется при пропускании через них электрического тока.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в мемристоре на основе смешанного оксида металлов, состоящем по меньшей мере из трех чередующихся слоев, а именно активного слоя, расположенного между двумя токопроводящими слоями, причем активным слоем является смешанный оксид, одним из элементов которого является титан, или цирконий, или гафний, вторым элементом является металл, согласно изобретению, металл является трехвалентным с ионным радиусом, равным 0,7 — 1,2 ионного радиуса титана, или циркония, или гафния соответственно, причем соотношение ингредиентов смешанного оксида следующее, ат. %: первый элемент 60 - 99, второй элемент 40 - 1.
При этом если смешанный оксид металлов содержит в качестве одного элемента титан, то в качестве второго элемента— алюминий или скандий. А если смешанный оксид металлов содержит в качестве одного элемента цирконий или гафний, то второго элемента - скандий, или иттрий, или лютеций.
Предлагаемое устройство поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1. Схема мемристора.
Фиг. 2. Первичный и вторичный субслои активного слоя мемристора.
Мемристор на основе смешанного оксида металлов содержит активный слой 1, расположенный между нижним токопроводящим электродом 2 и верхним токопроводящим электродом 3. Активный слой 1 состоит из первичного активного субслоя 4 и вторичного активного субслоя 5. Вторичный активный субслой 5 включает в себя примыкающую приграничную область 6 активного слоя 1 и приграничную область 7 электрода 3. Источник напряжения 8 подключен к электродам 2 и 3. Кроме того, в цепь подключен измеритель тока 9.
Активный слой 1 представляет собой смешанный оксид типа АВОх, где элемент В является титаном, или цирконием, или гафнием, а элемент А - трехвалентным металлом с ионным радиусом, близким по величине к ионному радиусу элемента В. При этом если элемент В является титаном, то в качестве А должен быть выбран алюминий или скандий. Если элемент В является цирконием или гафнием, то в качестве А должен быть скандий, или иттрий, или лютеций.
Активный слой 1 является материалом, способным к переносу заряда. Носителями заряда в активном слое на основе смешанного оксида являются вакансии кислорода. В зависимости от химического состава и структуры электродов приложение электрического поля определенной величины или полярности между электродами с помощью источника напряжения 8 приводит как минимум к одному из следующих эффектов: 1) диффузии атомов кислорода через электрод 3 и концентрации их на границе раздела электрод 3 - активный слой 1; 2) окислению (или восстановлению) приграничной области 7 электрода 3,
находящегося в контакте с активным слоем 1, и соответственно, избытку (или дефициту) вакансий кислорода вблизи границы раздела верхний электрод-активный слой или нижний электрод-активный слой. Таким образом, при приложении электрического поля изменяются концентрация носителей заряда в активном слое и распределение носителей по толщине активного слоя. Сопротивление активного слоя изменяется, что и регистрируется с помощью измерителя тока 9.
Таким образом, активный слой 1 может быть функционально разделен на два субслоя: первичный активный субслой 4 и вторичный активный субслой 5. Первичный активный субслой 4 является полупроводниковым или номинально диэлектрическим материалом. При этом первичный активный субслой 4 способен к переносу ионов, которые в данном случае играют роль, аналогичную примесным атомам, и являются носителями заряда, то есть фактически первичный активный субслой 4 является проводником со слабой ионной проводимостью. Данное свойство первичного активного субслоя 4 необходимо для управления потоком носителей заряда через мемристор. Вторичный активный субслой 5 является источником носителей заряда для первичного активного субслоя 4. В случае мемристора на основе смешанного оксида металлов вторичный активный субслой 5 представляет собой совокупность приграничной области 7 электрода 3, подверженную окислению и восстановлению при приложении напряжения, и примыкающей приграничной области 6 активного слоя 1, обогащаемую и обедняемую вакансиями кислорода при окислении и восстановлении приграничной области 7 электрода 3.
При приложении электрического поля от источника наряжения 8 между электродами 2 и 3 в активном слое возникает дрейф кислородных вакансий вдоль вертикальной оси устройства на нанометровые расстояния вследствие смещения границы между первичным 4 и вторичным 5 активными субслоями, что приводит к изменению сопротивления мемристора.
Поскольку в качестве материала активной области используется вышеописанный смешанный оксид металлов, а размеры ионных радиусов атомов титана, или циркония, или гафния и металлов третьей группы отличаются мало (размер ионных радиусов атомов металлов третьей группы, в основном, составляет 0,7 - 1,2 ионного радиуса титана, или циркония, или гафния), то энтальпия образования связи отрицательна, а энергия связи довольно мала. В частности, отношение величины ионного радиуса иттрия (0.093 нм согласно талице ионных радиусов) к величине ионного радиуса циркония (0.079 нм согласно талице ионных радиусов) составляет 1,18. Соотвественно, энтальпия образования связи циркония и иттрия в смешанном оксиде Y0.iZro.90x отрицательна и составляет около - 0.05 эВ/катион, а энергия связи мала и составляет 0.03 эВ/катион. Активный слой мемристора на основе смешанного оксида металлов с отрицательной энтальпией образования связи и малой энергией образования связи должен обладать высокой гомогенностью и проводимостью, что, в свою очередь, должно обеспечить высокую стабильность и повторяемость характеристик мемристора на основе смешанного оксида металлов.
Примеры реализации заявленного мемристора.
Пример 1. Для реализации коммутационной матрицы из девяти мемристоров на основе смешанного оксида металлов использована подложка размером 1 см х 1 см, вырезанная из кремниевой пластины. Для электрической изоляции подложки и коммутационной матрицы на подложке методом термического окисления при 1000°С в комнатных условиях был сформирован оксид Si02 толщиной 100 нм. Далее методом электронной литографии в центре подложки сформированы три нижних электрода, представляющих собой совокупность параллельных нанопроводов, выполненных из палладия, — прямоугольных полос шириной 300 нм и длиной 50 мкм. Расстояние между нанопроводами составляет 5 мкм. Толщина слоев палладия составляет 20 нм.
В отдельном цикле электронной литографии были сделаны три палладиевых контактных площадки размером 100 х 100 мкм2 и палладиевые провода шириной 300 нм и толщиной 100 нм, которые создали электрический контакт между нижними электродами и палладиевыми площадками.
На подложку со сформированными нижними электродами был нанесен активный слой. Для этого смешанный оксид Alo.15Tio.s5 x толщиной 20 нм был нанесен методом атомно-слоевого осаждения. Пленки Alo.15 io.85Ox осаждались при температуре подложки 300 °С с чередованием реакционных циклов: первый цикл А1(СНз)3 - Н2О и двадцать четыре цикла Ti(OC2H5)4 - Н2О. Общее число циклов составило пятьсот . Для того, что чтобы диэлектрический слой Alo.15Tio.s5 x не покрыл полностью контактные площадки нижних электродов и не изолировал их электрически, перед нанесением диэлектрического слоя поверхность образца полностью была покрыта электронным резистом полиметилметакрилатом. В центре образца методом электронной литографии в резисте было вскрыто квадратное окно размером 25 х 25 мкм , после чего был нанесен смешанный оксид. После удаления резиста диэлектрический слой остался только на центральной части электродов, крайние их части остались токопроводящими.
Далее методом электронной литографии сформированы три верхних электрода, представляющих собой совокупность нанопроводов, выполненных из титана, параллельных друг другу и перпендикулярных нижним электродам. Верхние электроды имеют ширину 300 нм и длину 50 мкм, расстояние между нанопроводами составляет 5 мкм. Толщина слоев титана составляет 50 нм. Верхние электроды расположены на образце таким образом, что они образуют девять пересечений с нижними электродами. В данном случае профиль нанопроводов из палладия и титана имеет прямоугольную форму.
В отдельном цикле электронной литографии были сделаны три палладиевых контактакных площадки размером 100 х 100 мкм2 и палладиевые провода шириной 300 нм и толщиной 100 нм, которые создали электрический контакт между верхними электродами и палладиевыми контактными площадками.
Из фольгированного стеклотекстолита размером 3 x 3 см2 стандартным методом травления меди в водном растворе хлорного железа была изготовлена плата с медными квадратными контактными площадками с латеральным размером 3 x 3 мм2.
Электрический контакт между нанопроводами и контактными площадками на плате был реализован посредством золотой проволоки диаметром 25 мкм методом термокомпрессионной сварки. Попарно между нижними и верхними электродами был подключен измерительный прибор Agilent U2722A, включающий в себя источник питания и измеритель тока. Измерение вольт-амперных характеристик в диапазоне напряжения от -2,5 В до 2,5 В и переключение мемристоров из высокоомного состояния в низкоомное и наоборот осуществлялось с помощью стандартной управляющей программы прибора. Сопротивление высокоомного и низкоомного состояний мемристоров было усреднено по 103 циклам переключения из высокоомного в низкоомное состояние и обратно.
Для девяти сформированных мемристоров на основе смешанного оксида Alo.15 io.85Ox были получены следующие характеристики: напряжение переключения из высокоомного в низкоомное состояние составило 2,1 ±0,2 В, сопротивление в высокоомном состоянии, измеренное при напряжении 0,3 В, составило ^OFF = 12200 ± 500 Ом, R0N = 930 ± 50 Ом. Максимальный разброс значений сопротивлений в высокоомном в низкоомном состояниях лежит в пределах 5,5 %, разброс значений напряжения переключения не превышает 10 %. Данные результаты говорят о том, что использование смешанного оксида Alo.15 io.85Ox в качестве активного слоя позволяет сформировать мемристорную наноструктуру с высокостабильными и хорошо повторяемыми характеристиками.
Пример 2. Второй пример реализации мемристора технически аналогичен первому. Отличие состоит в том, что: 1) была сформирована коммутационная матрица из шестнадцати мемристоров; 2) в качестве активного слоя был сформирован смешанный оксид Yo.iZr0.90x толщиной 5 нм; 3) в качестве верхнего электрода был напылен цирконий. Слой циркония имеет толщину 2 нм и находится в непосредственном контакте с активным слоем. Сверху слой циркония покрыт слоем палладия толщиной 10 нм. Для шестнадцати сформированных мемристоров на основе смешанного оксида Y0.iZro.90x были получены следующие характеристики: напряжение переключения из высокоомного в низкоомное состояние составило 1,6 ± 0,1 В, сопротивление в высокоомном состоянии, измеренное при напряжении 0,2 В, составило 7?OFF = 1450 ± 70 Ом, Λ0Ν = ПО ± 7 0м. Разброс значений сопротивлений в высокоомном в низкоомном состояниях и значений напряжения переключения лежит в пределах 6 %. Полученный результат свидетельствует о том, что использование смешанного оксида Yo.1 ro.9Ox в качестве активного слоя позволяет сформировать мемристорную наноструктуру с высокостабильными и хорошо повторяемыми характеристиками.
Пример 3. Третий пример реализации мемристора технически аналогичен первому. Отличие состоит в том, что: 1) в качестве активного слоя был сформирован смешанный оксид Luo.45Zro.65Ox толщиной 6 нм; 2) в качестве верхнего электрода был напылен цирконий. Слой циркония имеет толщину 2 нм и находится в непосредственном контакте с активным слоем. Сверху слой циркония покрыт слоем палладия толщиной 10 нм.
Для девяти сформированных мемристоров на основе смешанного оксида Luo.45Zro.65Ox были получены следующие характеристики: напряжение переключения из высокоомного в низкоомное состояние составило 2,0 ± 0,2 В, сопротивление в высокоомном состоянии, измеренное при напряжении 0,2 В, составило Row = 10150 ± 600 Ом, Ron - 6200 ± 200 Ом. Разброс значений сопротивлений в высокоомном в низкоомном состояниях и значений напряжения переключения лежит в пределах 6 %. Полученный результат свидетельствует о том, что использование смешанного оксида Luo.45Zro.65Ox в качестве активного слоя позволяет сформировать мемристорную наноструктуру с высокостабильными и хорошо повторяемыми характеристиками. Таким образом, сочетание известных признаков мемристора и отличительных признаков позволяет получить новый технический результат, а именно, позволяет повысить стабильность и повторяемость характеристик мемристоров, сопротивление которых изменяется при пропускании через них электрического тока, за счет повышения гомогенности и проводимости активного слоя мемристоров.

Claims

Формула изобретения
1. Мемристор на основе смешанного оксида металлов, состоящий по меньшей мере из трех чередующихся слоев, а именно активного слоя, расположенного между двумя токопроводящими слоями, причем активным слоем является смешанный оксид, одним из элементов которого является титан, или цирконий, или гафний, вторым элементом является металл, отличающийся тем, что металл является трехвалентным с ионным радиусом, равным 0,7-1,2 ионного радиуса титана, или циркония, или гафния, причем соотношение ингредиентов смешанного оксида следующее, ат. %: первый элемент 60 - 99, второй элемент 40 - 1.
2. Мемристор по пункту 1, отличающийся тем, что смешанный оксид металлов содержит в качестве одного элемента титан, а второго элемента алюминий или скандий.
3. Мемристор по пункту 1, отличающийся тем, что смешанный оксид металлов содержит в качестве одного элемента цирконий или гафний, а второго элемента скандий, или иттрий, или лютеций.
PCT/RU2012/000899 2011-11-14 2012-11-02 Мемристор на основе смешанного оксида металлов WO2013073993A2 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/358,048 US20140332747A1 (en) 2011-11-14 2012-11-02 Memristor based on a mixed metal oxide
JP2014540997A JP5827414B2 (ja) 2011-11-14 2012-11-02 混合金属酸化物をベースとするメモリスタ
CN201280054398.6A CN104054190B (zh) 2011-11-14 2012-11-02 基于混合金属氧化物的忆阻器

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011146089 2011-11-14
RU2011146089/07A RU2472254C9 (ru) 2011-11-14 2011-11-14 Мемристор на основе смешанного оксида металлов

Publications (3)

Publication Number Publication Date
WO2013073993A2 true WO2013073993A2 (ru) 2013-05-23
WO2013073993A3 WO2013073993A3 (ru) 2013-07-11
WO2013073993A8 WO2013073993A8 (ru) 2014-06-19

Family

ID=48430324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000899 WO2013073993A2 (ru) 2011-11-14 2012-11-02 Мемристор на основе смешанного оксида металлов

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20140332747A1 (ru)
JP (1) JP5827414B2 (ru)
CN (1) CN104054190B (ru)
RU (1) RU2472254C9 (ru)
WO (1) WO2013073993A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9847482B2 (en) 2014-04-29 2017-12-19 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Resistive memory devices with an oxygen-supplying layer

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101466967B1 (ko) * 2012-06-13 2014-12-15 한국과학기술연구원 내식성이 향상된 다성분계 열용사용 코팅물질, 그 제조방법 및 코팅방법
RU2540237C2 (ru) * 2012-11-28 2015-02-10 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МЕМРИСТОРА НА ОСНОВЕ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО СПЛАВА Si:Me И СТРУКТУРА МЕМРИСТОРА НА ОСНОВЕ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО СПЛАВА Si:Me
RU2524415C1 (ru) * 2013-04-18 2014-07-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Мемристор на основе смешанного оксида металлов
RU2540486C1 (ru) * 2013-09-27 2015-02-10 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Способ получения резистивного элемента памяти
RU2530534C1 (ru) * 2013-10-02 2014-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики" Способ изготовления сегнетоэлектрического конденсатора
RU2582232C1 (ru) * 2015-02-11 2016-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" Мемристорный материал
CN104934534A (zh) * 2015-05-19 2015-09-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种生物神经突触仿生电子器件及其制备方法
WO2019078367A1 (ja) 2017-10-19 2019-04-25 学校法人 龍谷大学 メモリスタ及びそれを用いたニューラルネットワーク
US11586884B2 (en) * 2018-02-08 2023-02-21 University Of Massachusetts Artificial neurons using diffusive memristor
RU189045U1 (ru) * 2018-12-26 2019-05-07 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Оксидный мемристор с концентраторами электрического поля
RU2706207C1 (ru) * 2018-12-26 2019-11-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Способ изготовления мемристора с наноконцентраторами электрического поля
CN110911560B (zh) * 2019-11-29 2021-10-08 华中科技大学 一种平面型忆阻器及其制备方法
RU202461U1 (ru) * 2020-10-01 2021-02-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" Мемристивный синапс

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2343587C2 (ru) * 2006-12-07 2009-01-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ) Запоминающее устройство с диэлектрическим слоем на основе пленок диэлектриков и способ его получения
WO2010085226A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Using alloy electrodes to dope memristors
WO2011000316A1 (zh) * 2009-07-02 2011-01-06 黑龙江大学 纳米结构快速开关忆阻器及其制造方法
US20110073828A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Qiangfei Xia Memristor amorphous metal alloy electrodes

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94016378A (ru) * 1991-08-19 1996-08-27 Энерджи Конвершн Дивайсиз Одноячеечные элементы памяти и матрицы, изготавливаемые из них, способы модуляции в монокристаллическом полупроводниковом материале
JP2008028228A (ja) * 2006-07-24 2008-02-07 Seiko Epson Corp 可変抵抗素子および抵抗変化型メモリ装置
US8766224B2 (en) * 2006-10-03 2014-07-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrically actuated switch
JP2008177469A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Fujitsu Ltd 抵抗変化型素子および抵抗変化型素子製造方法
KR101482814B1 (ko) * 2007-07-25 2015-01-14 인터몰레큘러 인코퍼레이티드 다중상태 비휘발성 메모리 소자
US8343813B2 (en) * 2009-04-10 2013-01-01 Intermolecular, Inc. Resistive-switching memory elements having improved switching characteristics
US8008096B2 (en) * 2008-06-05 2011-08-30 Intermolecular, Inc. ALD processing techniques for forming non-volatile resistive-switching memories
US8304754B2 (en) * 2008-11-12 2012-11-06 Sandisk 3D Llc Metal oxide materials and electrodes for Re-RAM
WO2010085241A1 (en) * 2009-01-20 2010-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Multilayer memristive devices
WO2010085225A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Controlled placement of dopants in memristor active regions
CN102484127B (zh) * 2009-09-04 2015-07-15 惠普开发有限公司 基于混合金属价键化合物的记忆电阻
US8487292B2 (en) * 2010-03-16 2013-07-16 Sandisk 3D Llc Resistance-switching memory cell with heavily doped metal oxide layer
JP2011204785A (ja) * 2010-03-24 2011-10-13 Toshiba Corp 不揮発性記憶装置
WO2012118481A1 (en) * 2011-02-28 2012-09-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Memristive elements that exhibit minimal sneak path current

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2343587C2 (ru) * 2006-12-07 2009-01-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ) Запоминающее устройство с диэлектрическим слоем на основе пленок диэлектриков и способ его получения
WO2010085226A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Using alloy electrodes to dope memristors
WO2011000316A1 (zh) * 2009-07-02 2011-01-06 黑龙江大学 纳米结构快速开关忆阻器及其制造方法
US20110073828A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Qiangfei Xia Memristor amorphous metal alloy electrodes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9847482B2 (en) 2014-04-29 2017-12-19 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Resistive memory devices with an oxygen-supplying layer

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013073993A8 (ru) 2014-06-19
US20140332747A1 (en) 2014-11-13
CN104054190A (zh) 2014-09-17
CN104054190B (zh) 2016-08-24
JP2015502031A (ja) 2015-01-19
WO2013073993A3 (ru) 2013-07-11
RU2472254C1 (ru) 2013-01-10
RU2472254C9 (ru) 2013-06-10
JP5827414B2 (ja) 2015-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2472254C9 (ru) Мемристор на основе смешанного оксида металлов
Zhang et al. Understanding the coexistence of two bipolar resistive switching modes with opposite polarity in Pt/TiO2/Ti/Pt nanosized ReRAM devices
Liang et al. Single CuO x nanowire memristor: forming-free resistive switching behavior
Li et al. Improvement of resistive switching characteristics in ZrO2 film by embedding a thin TiOx layer
Sahoo Conduction and switching behavior of e-beam deposited polycrystalline Nb2O5 based nano-ionic memristor for non-volatile memory applications
TW201133967A (en) Memristors based on mixed-metal-valence compounds
Liu et al. An electronic synaptic device based on HfO2TiOx bilayer structure memristor with self-compliance and deep-RESET characteristics
Hu et al. Resistive switching and synaptic learning performance of a TiO2 thin film based device prepared by sol–gel and spin coating techniques
WO2010080079A1 (en) Memristor devices configured to control bubble formation
Sahoo et al. Nano-ionic solid state resistive memories (re-RAM): A review
Tao et al. Making reversible transformation from electronic to ionic resistive switching possible by applied electric field in an asymmetrical Al/TiO2/FTO nanostructure
Sun et al. Deterministic role of concentration surplus of cation vacancy over anion vacancy in bipolar memristive NiO
Lee et al. Sputtering-deposited amorphous SrVOx-based memristor for use in neuromorphic computing
Xue et al. Ultralow set voltage and enhanced switching reliability for resistive random-access memory enabled by an electrodeposited nanocone array
EP2522041A1 (en) Electrically actuated switch
Ismail et al. Exploring conductance modulation and implementation of convolutional neural network in Pt/ZnO/Al2O3/TaN memristors for brain-inspired computing
RU2524415C1 (ru) Мемристор на основе смешанного оксида металлов
Wang et al. Vacancy-induced resistive switching and synaptic behavior in flexible BST@ Cf memristor crossbars
RU189045U1 (ru) Оксидный мемристор с концентраторами электрического поля
Raeber et al. Sensory gating in bilayer amorphous carbon memristors
WO2020139141A1 (ru) Способ изготовления мемристора с наноконцентраторами электрического поля
Sharma et al. A simple dip coat patterning of aluminum oxide to constitute a bistable memristor
Zeng et al. Controllable high-performance memristors based on 2D Fe2GeTe3 oxide for biological synapse imitation
JP2011176041A (ja) 単一金属酸化物ナノ粒子による抵抗変化メモリおよびその作製方法
CN109873075B (zh) 磁电耦合器件

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014540997

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14358048

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12849016

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2