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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 8/2024

01.03.2024

Enriching oxygen vacancies in hematite (α-Fe2O3) films with Cu impurities for resistive switching applications

verfasst von: T. Susikumar, M. Navaneethan, Sujaya Kumar Vishwanath, P. Justin Jesuraj

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 8/2024

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Abstract

Resistive-switching memory device is a promising candidate for the quest in areas of non-volatile memory. Herein, iron (III) oxide (hematite, α-Fe2O3) and Cu-doped Fe2O3 were employed as active layers in solution processed resistive random-access memory devices (s-RRAM). The fabricated device follows MIM (metal/semiconductor/metal) configuration with the fluorine-doped tin oxide-coated (FTO) glass plate as the bottom electrode and gold (Au) as the top electrode in a cross-pin configuration. Raman analysis revealed that if Cu dopant concentration increased beyond 3% in the Fe2O3 matrix, structural defects are dominated in the film. The photoluminescence spectroscopy identifies that the structural defects are attributed to the reinforced oxygen vacancies (OV) and 5% Cu-doped Fe2O3 was observed to have more OV. 5% Cu-doped Fe2O3 outperform Fe2O3 as an active layer, and it demonstrated to have lower operational voltage (~ 0.6 V) in RESET operation. The Au/Fe1.90Cu0.10O3/FTO device had optimum resistive switching characteristics such as 6 × 103 s retention time and stable under 1000 endurance cycles. The conduction mechanisms involved behind switching were found to be Schottky and space charge limited current (SCLC). This work elucidates the mechanism pertaining to oxygen vacancies in resistive switching in conjunction with Cu doping in a hematite structure.

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Metadaten
Titel
Enriching oxygen vacancies in hematite (α-Fe2O3) films with Cu impurities for resistive switching applications
verfasst von
T. Susikumar
M. Navaneethan
Sujaya Kumar Vishwanath
P. Justin Jesuraj
Publikationsdatum
01.03.2024
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 8/2024
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-024-12377-y

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