Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 15/2021

12.07.2021

Effects of Ar+ irradiation on the performance of memristor based on single-crystalline LiNbO3 thin film

verfasst von: Qin Xie, Xinqiang Pan, Wenbo Luo, Yao Shuai, Chuangui Wu, Jiejun Wang, Shitian Huang, Wen Luo, Wanli Zhang

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 15/2021

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Memristor has become the most promising building block for neuromorphic computing. The memristors based on single-crystalline oxide film exhibit some advantages, such as the uniformity of device property. But currently the high energy consumption of memristor still hinders its future application. In this work, we used Ar+ irradiation to modulate the performance of memristor based on single-crystalline LiNbO3 (LN) thin film. During the Ar+ irradiation, the reduction of thin film thickness and the modulation of oxygen vacancies were observed simultaneously. The electroforming voltage and operation voltage of the memristors were reduced effectively, which makes the memristor become more energy-efficient. After Ar+ irradiation, the advantage in uniformity of device properties still maintained. The memristors based on Ar+ irradiated LN thin film also showed synaptic plasticity and self-rectifying property. The etching effect and preferential sputtering effect of Ar+ irradiation were observed and investigated, respectively. The synergy between the two effects was also discussed. This work provides the method to overcome the obstacle of application of memristor based on single-crystalline oxide thin film to neuromorphic computing, which makes the advantages of memristor based on single-crystalline oxide thin film, such as the uniformity of device property, fully used of.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
2.
Zurück zum Zitat D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, R.S. Williams, Nature 453, 80–83 (2008)CrossRef D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, R.S. Williams, Nature 453, 80–83 (2008)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat S.H. Jo, T. Chang, I. Ebong, B.B. Bhadviya, P. Mazumder, W. Lu, Nano Lett. 10, 1297–1301 (2010)CrossRef S.H. Jo, T. Chang, I. Ebong, B.B. Bhadviya, P. Mazumder, W. Lu, Nano Lett. 10, 1297–1301 (2010)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Z. Wang, M. Yin, T. Zhang, Y. Cai, Y. Wang, Y. Yang, R. Huang, Nanoscale 8, 14015–14022 (2016)CrossRef Z. Wang, M. Yin, T. Zhang, Y. Cai, Y. Wang, Y. Yang, R. Huang, Nanoscale 8, 14015–14022 (2016)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat G. Niu, P. Calka, M. Auf der Maur, F. Santoni, S. Guha, M. Fraschke, P. Hamoumou, B. Gautier, E. Perez, C. Walczyk, C. Wenger, A. Di Carlo, L. Alff, T. Schroeder, Sci. Rep. 6, 25757 (2016)CrossRef G. Niu, P. Calka, M. Auf der Maur, F. Santoni, S. Guha, M. Fraschke, P. Hamoumou, B. Gautier, E. Perez, C. Walczyk, C. Wenger, A. Di Carlo, L. Alff, T. Schroeder, Sci. Rep. 6, 25757 (2016)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat J. Ge, M. Chaker, ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 16327–16334 (2017)CrossRef J. Ge, M. Chaker, ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 16327–16334 (2017)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat M. Xiao, K.P. Musselman, W.W. Duley, N.Y. Zhou, Nanomicro Lett. 9, 15 (2017) M. Xiao, K.P. Musselman, W.W. Duley, N.Y. Zhou, Nanomicro Lett. 9, 15 (2017)
9.
Zurück zum Zitat X. Pan, Y. Shuai, C. Wu, W. Luo, X. Sun, Y. Yuan, S. Zhou, X. Ou, W. Zhang, Appl. Surf. Sci. 389, 1104–1107 (2016)CrossRef X. Pan, Y. Shuai, C. Wu, W. Luo, X. Sun, Y. Yuan, S. Zhou, X. Ou, W. Zhang, Appl. Surf. Sci. 389, 1104–1107 (2016)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat G. Chen, P. Zhang, L. Pan, L. Qi, F. Yu, C. Gao, J. Mater. Chem. C 5, 9799–9805 (2017)CrossRef G. Chen, P. Zhang, L. Pan, L. Qi, F. Yu, C. Gao, J. Mater. Chem. C 5, 9799–9805 (2017)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat H. Nili, S. Walia, S. Balendhran, D.B. Strukov, M. Bhaskaran, S. Sriram, Adv. Funct. Mater. 24, 6741–6750 (2014)CrossRef H. Nili, S. Walia, S. Balendhran, D.B. Strukov, M. Bhaskaran, S. Sriram, Adv. Funct. Mater. 24, 6741–6750 (2014)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat S.J. Song, J.Y. Seok, J.H. Yoon, K.M. Kim, G.H. Kim, M.H. Lee, C.S. Hwang, Sci. Rep. 3, 3443 (2013)CrossRef S.J. Song, J.Y. Seok, J.H. Yoon, K.M. Kim, G.H. Kim, M.H. Lee, C.S. Hwang, Sci. Rep. 3, 3443 (2013)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat D.-S. Shang, L. Shi, J.-R. Sun, B.-G. Shen, Nanotechnology 22, 254008 (2011)CrossRef D.-S. Shang, L. Shi, J.-R. Sun, B.-G. Shen, Nanotechnology 22, 254008 (2011)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat M. Lanza, G. Bersuker, M. Porti, E. Miranda, M. Nafría, X. Aymerich, Appl. Phys. Lett. 101(19), 193502 (2012)CrossRef M. Lanza, G. Bersuker, M. Porti, E. Miranda, M. Nafría, X. Aymerich, Appl. Phys. Lett. 101(19), 193502 (2012)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat M. Prezioso, F. Merrikh-Bayat, B.D. Hoskins, G.C. Adam, K.K. Likharev, D.B. Strukov, Nature 521, 61–64 (2015)CrossRef M. Prezioso, F. Merrikh-Bayat, B.D. Hoskins, G.C. Adam, K.K. Likharev, D.B. Strukov, Nature 521, 61–64 (2015)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat S. Huang, W. Luo, X. Bai, L. Lv, X. Pan, Y. Shuai, C. Wu, W. Zhang, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. (2021) S. Huang, W. Luo, X. Bai, L. Lv, X. Pan, Y. Shuai, C. Wu, W. Zhang, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. (2021)
17.
Zurück zum Zitat T. You, K. Huang, X. Zhao, A. Yi, C. Chen, W. Ren, T. Jin, J. Lin, Y. Shuai, W. Luo, M. Zhou, W. Yu, X. Ou, Sci. Rep. 9, 19134 (2019)CrossRef T. You, K. Huang, X. Zhao, A. Yi, C. Chen, W. Ren, T. Jin, J. Lin, Y. Shuai, W. Luo, M. Zhou, W. Yu, X. Ou, Sci. Rep. 9, 19134 (2019)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat X. Pan, Y. Shuai, C. Wu, W. Luo, X. Sun, H. Zeng, S. Zhou, R. Böttger, X. Ou, T. Mikolajick, W. Zhang, H. Schmidt, Appl. Phys. Lett. 108(3), 032904 (2016)CrossRef X. Pan, Y. Shuai, C. Wu, W. Luo, X. Sun, H. Zeng, S. Zhou, R. Böttger, X. Ou, T. Mikolajick, W. Zhang, H. Schmidt, Appl. Phys. Lett. 108(3), 032904 (2016)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat H.S.P. Wong, H.-Y. Lee, S. Yu, Y.-S. Chen, Y. Wu, P.-S. Chen, B. Lee, F.T. Chen, M.-J. Tsai, Proc. IEEE 100, 1951–1970 (2012)CrossRef H.S.P. Wong, H.-Y. Lee, S. Yu, Y.-S. Chen, Y. Wu, P.-S. Chen, B. Lee, F.T. Chen, M.-J. Tsai, Proc. IEEE 100, 1951–1970 (2012)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat M.H. Jang, R. Agarwal, P. Nukala, D. Choi, A.T. Johnson, I.W. Chen, R. Agarwal, Nano Lett. 16, 2139–2144 (2016)CrossRef M.H. Jang, R. Agarwal, P. Nukala, D. Choi, A.T. Johnson, I.W. Chen, R. Agarwal, Nano Lett. 16, 2139–2144 (2016)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat J. Reinisch, F. Schrempel, T. Gischkat, W. Wesch, J. Electrochem. Soc. 155, 298 (2008)CrossRef J. Reinisch, F. Schrempel, T. Gischkat, W. Wesch, J. Electrochem. Soc. 155, 298 (2008)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat X. Bai, Y. Shuai, C. Gong, C. Wu, W. Luo, R. Böttger, S. Zhou, W. Zhang, Appl. Surf. Sci. 434, 669–673 (2018)CrossRef X. Bai, Y. Shuai, C. Gong, C. Wu, W. Luo, R. Böttger, S. Zhou, W. Zhang, Appl. Surf. Sci. 434, 669–673 (2018)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Y. Shuai, N. Du, X. Ou, W. Luo, S. Zhou, O.G. Schmidt, H. Schmidt, Phys. Status Solidi C 10, 636–639 (2013)CrossRef Y. Shuai, N. Du, X. Ou, W. Luo, S. Zhou, O.G. Schmidt, H. Schmidt, Phys. Status Solidi C 10, 636–639 (2013)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat X. Ou, Y. Shuai, W. Luo, P.F. Siles, R. Kogler, J. Fiedler, H. Reuther, S. Zhou, R. Hubner, S. Facsko, M. Helm, T. Mikolajick, O.G. Schmidt, H. Schmidt, ACS Appl. Mater. Interfaces 5, 12764–12771 (2013)CrossRef X. Ou, Y. Shuai, W. Luo, P.F. Siles, R. Kogler, J. Fiedler, H. Reuther, S. Zhou, R. Hubner, S. Facsko, M. Helm, T. Mikolajick, O.G. Schmidt, H. Schmidt, ACS Appl. Mater. Interfaces 5, 12764–12771 (2013)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat M. Tamura, S. Yoshikado, Sci. Technol. Adv. Mater. 2, 563 (2003) M. Tamura, S. Yoshikado, Sci. Technol. Adv. Mater. 2, 563 (2003)
26.
Zurück zum Zitat X. Pan, Y. Shuai, C. Wu, L. Zhang, H. Guo, H. Cheng, Y. Peng, S. Qiao, W. Luo, T. Wang, X. Sun, H. Zeng, J. Zhang, W. Zhang, X. Ou, N. Du, H. Schmidt, Appl. Surf. Sci. 484, 751–758 (2019)CrossRef X. Pan, Y. Shuai, C. Wu, L. Zhang, H. Guo, H. Cheng, Y. Peng, S. Qiao, W. Luo, T. Wang, X. Sun, H. Zeng, J. Zhang, W. Zhang, X. Ou, N. Du, H. Schmidt, Appl. Surf. Sci. 484, 751–758 (2019)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat W. He, J. Ran, J. Niu, G. Yang, Z. Ou, Z. He, J. Hazard Mater. 397, 122646 (2020)CrossRef W. He, J. Ran, J. Niu, G. Yang, Z. Ou, Z. He, J. Hazard Mater. 397, 122646 (2020)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat M. Lu, B.N. Makarenko, Y.Z. Hu, J.W. Rabalais, J. Chem. Phys. 118, 2873 (2003)CrossRef M. Lu, B.N. Makarenko, Y.Z. Hu, J.W. Rabalais, J. Chem. Phys. 118, 2873 (2003)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat S. Berg, I.V. Katardjiev, J. Vac. Sci. Technol. A 17, 1916–1925 (1999)CrossRef S. Berg, I.V. Katardjiev, J. Vac. Sci. Technol. A 17, 1916–1925 (1999)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat R. Geiss, S. Saravi, A. Sergeyev, S. Diziain, F. Setzpfandt, F. Schrempel, R. Grange, E.B. Kley, A. Tunnermann, T. Pertsch, Opt. Lett. 40, 2715–2718 (2015)CrossRef R. Geiss, S. Saravi, A. Sergeyev, S. Diziain, F. Setzpfandt, F. Schrempel, R. Grange, E.B. Kley, A. Tunnermann, T. Pertsch, Opt. Lett. 40, 2715–2718 (2015)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat D.-K. Hwang, M. Misra, Y.-E. Lee, S.-D. Baek, J.-M. Myoung, T.I. Lee, Appl. Surf. Sci. 405, 344–349 (2017)CrossRef D.-K. Hwang, M. Misra, Y.-E. Lee, S.-D. Baek, J.-M. Myoung, T.I. Lee, Appl. Surf. Sci. 405, 344–349 (2017)CrossRef
32.
33.
Zurück zum Zitat G.D. Boyd, W.L. Bond, H.L. Carter, J. Appl. Phys. 38, 1941–1943 (1967)CrossRef G.D. Boyd, W.L. Bond, H.L. Carter, J. Appl. Phys. 38, 1941–1943 (1967)CrossRef
34.
35.
Metadaten
Titel
Effects of Ar+ irradiation on the performance of memristor based on single-crystalline LiNbO3 thin film
verfasst von
Qin Xie
Xinqiang Pan
Wenbo Luo
Yao Shuai
Chuangui Wu
Jiejun Wang
Shitian Huang
Wen Luo
Wanli Zhang
Publikationsdatum
12.07.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 15/2021
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-021-06595-x

Weitere Artikel der Ausgabe 15/2021

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 15/2021 Zur Ausgabe