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Erschienen in: Journal of Electronic Materials 9/2021

29.06.2021 | Original Research Article

Resistive Switching Properties of ZrO2 Film by Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition for Non-volatile Memory Applications

verfasst von: Aleksey A. Sivkov, Yuan Xing, Zoe Minden, Zhigang Xiao, Kuan Yew Cheong, Feng Zhao

Erschienen in: Journal of Electronic Materials | Ausgabe 9/2021

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Abstract

Resistive switching properties of nanoscale zirconium dioxide (ZrO2) thin film deposited by plasma-enhanced atomic layer deposition (PE-ALD) have been investigated. A resistive memory device has been formed with a 10-nm-thick ZrO2 film as an active switching layer sandwiched between an aluminum top electrode and a silver bottom electrode. Bipolar resistive switching characteristics were demonstrated by current–voltage measurements with a read memory window of 6.6 V, an ON/OFF current ratio of nearly 105 , and a retention time of 104 s. Current conduction at low resistance states follows Ohm’s law while at a high-resistance state governed by space charge limited conduction. These indicate that the switching mechanism is attributed to filamentary conduction. A SPICE model was applied to model the device, with simulation measurement data in good agreement. This study proves the potential applications of PE-ALD ZrO2 for non-volatile resistive random access memories.

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Literatur
1.
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, and M.J. Tsai, Proc. IEEE 100, 1951 (2012).CrossRef H.S.P. Wong, H.Y. Lee, S. Yu, Y.S. Chen, Y. Wu, P.S. Chen, B. Lee, F.T. Chen, and M.J. Tsai, Proc. IEEE 100, 1951 (2012).CrossRef
3.
Zurück zum Zitat S. Jung, J. Kong, S. Song, K. Lee, T. Lee, H. Hwang, and S. Jeon, Microelectron. Eng. 88, 1143 (2011).CrossRef S. Jung, J. Kong, S. Song, K. Lee, T. Lee, H. Hwang, and S. Jeon, Microelectron. Eng. 88, 1143 (2011).CrossRef
4.
5.
Zurück zum Zitat S. Yu, H. Chen, B. Gao, J. Kang, and H.-S.P. Wong, ACS Nano 7, 2320 (2013).CrossRef S. Yu, H. Chen, B. Gao, J. Kang, and H.-S.P. Wong, ACS Nano 7, 2320 (2013).CrossRef
6.
Zurück zum Zitat A. Prakash, D. Jana, and S. Maikap, Nanoscale Res. Lett. 8, 418 (2013).CrossRef A. Prakash, D. Jana, and S. Maikap, Nanoscale Res. Lett. 8, 418 (2013).CrossRef
7.
Zurück zum Zitat C.Y. Liu, J.Y. Ho, J.J. Huang, and H.Y. Wang, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 041101 (2012). C.Y. Liu, J.Y. Ho, J.J. Huang, and H.Y. Wang, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 041101 (2012).
8.
Zurück zum Zitat F.M. Simanjuntak, D. Panda, K.H. Wei, and T.Y. Tseng, Nanoscale Res. Lett. 11, 368 (2016).CrossRef F.M. Simanjuntak, D. Panda, K.H. Wei, and T.Y. Tseng, Nanoscale Res. Lett. 11, 368 (2016).CrossRef
9.
Zurück zum Zitat C.C. Lin, Y.P. Chang, H.B. Lin, and C.H. Lin, Nanoscale Res. Lett. 7, 187 (2012).CrossRef C.C. Lin, Y.P. Chang, H.B. Lin, and C.H. Lin, Nanoscale Res. Lett. 7, 187 (2012).CrossRef
11.
Zurück zum Zitat R.M. Huang, X.Z. Yan, S. Ye, R. Kashtiban, R. Beanland, K.A. Morgan, M.D.B. Charlton, and C.H. Groot, Nanoscale Res. Lett. 12, 384 (2017).CrossRef R.M. Huang, X.Z. Yan, S. Ye, R. Kashtiban, R. Beanland, K.A. Morgan, M.D.B. Charlton, and C.H. Groot, Nanoscale Res. Lett. 12, 384 (2017).CrossRef
12.
Zurück zum Zitat C.Y. Lin, C.Y. Wu, C.Y. Wu, T.C. Lee, F.L. Yang, C.M. Hu, and T.Y. Tseng, IEEE Electron Dev. Lett. 28, 366 (2007).CrossRef C.Y. Lin, C.Y. Wu, C.Y. Wu, T.C. Lee, F.L. Yang, C.M. Hu, and T.Y. Tseng, IEEE Electron Dev. Lett. 28, 366 (2007).CrossRef
13.
Zurück zum Zitat D.S. Lee, H.J. Choi, H.J. Sim, D.H. Choi, H.S. Hwang, M.J. Lee, S.A. Seo, and I.K. Yoo, IEEE Electron Dev. Lett. 26, 719 (2005).CrossRef D.S. Lee, H.J. Choi, H.J. Sim, D.H. Choi, H.S. Hwang, M.J. Lee, S.A. Seo, and I.K. Yoo, IEEE Electron Dev. Lett. 26, 719 (2005).CrossRef
14.
Zurück zum Zitat X. Wu, P. Zhou, J. Li, L.Y. Chen, H.B. Lv, Y.Y. Lin, and T.A. Tang, Appl. Phys. Lett. 90, 183507 (2007).CrossRef X. Wu, P. Zhou, J. Li, L.Y. Chen, H.B. Lv, Y.Y. Lin, and T.A. Tang, Appl. Phys. Lett. 90, 183507 (2007).CrossRef
15.
Zurück zum Zitat B. Sun, Y.X. Liu, L.F. Liu, N. Xu, Y. Wang, X.Y. Liu, R.Q. Han, and J.F. Kang, J. Appl. Phys. 105, 61630 (2009).CrossRef B. Sun, Y.X. Liu, L.F. Liu, N. Xu, Y. Wang, X.Y. Liu, R.Q. Han, and J.F. Kang, J. Appl. Phys. 105, 61630 (2009).CrossRef
16.
Zurück zum Zitat H.B. Profijt, S.E. Potts, M.C.M. Sanden, and W.M.M. Kessels, J. Vac. Sci. Technol. A 29, 050801 (2011).CrossRef H.B. Profijt, S.E. Potts, M.C.M. Sanden, and W.M.M. Kessels, J. Vac. Sci. Technol. A 29, 050801 (2011).CrossRef
17.
18.
Zurück zum Zitat Z.G. Xiao, K. Kisslinger, S. Chance, and S. Banks, Curr. Comput.-Aided Drug Des. 10, 136 (2020). Z.G. Xiao, K. Kisslinger, S. Chance, and S. Banks, Curr. Comput.-Aided Drug Des. 10, 136 (2020).
19.
21.
Zurück zum Zitat C.D. Child, Phys. Rev. 32, 492 (1911). C.D. Child, Phys. Rev. 32, 492 (1911).
23.
Zurück zum Zitat F.C. Chiu, Adv. Mater. Sci. Eng. 7, 578168 (2014). F.C. Chiu, Adv. Mater. Sci. Eng. 7, 578168 (2014).
24.
Zurück zum Zitat Y.C. Yang, F. Pan, F. Zeng, and M. Liu, J. Appl. Phys. 106, 123705 (2009).CrossRef Y.C. Yang, F. Pan, F. Zeng, and M. Liu, J. Appl. Phys. 106, 123705 (2009).CrossRef
25.
Zurück zum Zitat H. Li, P. Huang, B. Gao, B. Chen, X. Liu, and J. Kang, IEEE Electron Device Lett. 35, 211 (2014).CrossRef H. Li, P. Huang, B. Gao, B. Chen, X. Liu, and J. Kang, IEEE Electron Device Lett. 35, 211 (2014).CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Z. Jiang, Y. Wu, S. Yu, L. Yang, K. Song, Z. Karim, and H.-S.P. Wong, IEEE Trans. Electron Device 63, 1884 (2016).CrossRef Z. Jiang, Y. Wu, S. Yu, L. Yang, K. Song, Z. Karim, and H.-S.P. Wong, IEEE Trans. Electron Device 63, 1884 (2016).CrossRef
Metadaten
Titel
Resistive Switching Properties of ZrO2 Film by Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition for Non-volatile Memory Applications
verfasst von
Aleksey A. Sivkov
Yuan Xing
Zoe Minden
Zhigang Xiao
Kuan Yew Cheong
Feng Zhao
Publikationsdatum
29.06.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electronic Materials / Ausgabe 9/2021
Print ISSN: 0361-5235
Elektronische ISSN: 1543-186X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11664-021-09065-6

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