Мемристивные свойства конденсаторных структур Cu/(Co40Fe40B20)x(SiO2)100-x/ZrO2(Y)/Cr/Cu/Cr
Российский научный фонд, №25-29-00215
Бабкина И.В.
1, Ситников А.В.
1,2, Калинин Ю.Е.
1, Никонов А.Е.
1, Ампилогов А.В.
1, Шакуров А.Р.
1, Рыльков В.В.
21Воронежский государственный технический университет, Воронеж, Россия
2Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", Москва, Россия

Email: ivbabkina@mail.ru, sitnikov04@mail.ru, kalinin48@mail.ru, nikonov.sasha1994@gmail.com, Aleks.shakurov@mail.ru
Поступила в редакцию: 3 апреля 2025 г.
В окончательной редакции: 30 апреля 2025 г.
Принята к печати: 1 мая 2025 г.
Выставление онлайн: 21 июня 2025 г.
Представлены результаты исследования мемристивных свойств нанокомпозитных (НК) структур Cu/НК/ZrO2(Y)/Cr/Cu/Cr/ситалл на основе НК (Co40Fe40B20)x(SiO2)100-x. Показано, что использование диэлектрической прослойки ZrO2(Y) и НК позволяет достичь практически значимых мемристивных характеристик: напряжения резистивного переключения (РП) до 2.5 V, отношения сопротивлений Roff/Ron более 10. При этом реализуется многоуровневый характер РП при временной стабильности индуцированных резистивных состояний не менее 1 h. Мемристивные структуры демонстрируют незначительный разброс напряжений РП от цикла к циклу (около 5 %). При этом отсутствует необходимость процесса формования образцов для достижения устойчивых РП. Представленные результаты показывают возможность создания новых мемристивных структур с многофиламентным механизмом переключения при использовании в качестве одного из электродов НК с концентрацией металлической фазы ниже порога перколяции. Ключевые слова: Резистивное переключение, мемристоры, нанокомпозит, оксид циркония.
- D. Ielmini. Semicond. Sci. Technol. 31, 063002 (2016)
- W. Banerjee, Q. Liu, H. Hwang. J. Appl. Phys., 127, 051101 (2020)
- Y. Zhang, Z. Wang, J. Zhu, Y. Yang, M. Rao, W. Song, Y. Zhuo, X. Zhang, M. Cui, L. Shen, R. Huang, J. Yang. Appl. Phys. Rev., 7, 011308 (2020)
- D. Ham, H. Park, S. Hwang, K. Kim. Nat. Electron., 4, 635 (2021)
- Q. Xia, J.J. Yang. Nat. Mater., 18, 309 (2019)
- M. Zhuk, S. Zarubin, I. Karateev, Y. Matveyev, E. Gornev, G. Krasnikov, D. Negrov, A. Zenkevich. Front. Neurosci., 14, 94 (2020)
- A. Mikhaylov, A. Belov, D. Korolev, I. Antonov, V. Kotomina, A. Kotina, E. Gryaznov, A. Sharapov, M. Koryazhkina, R. Kryukov, S. Zubkov, A. Sushkov, D. Pavlov, S. Tikhov, O. Morozov, D. Tetelbaum. Adv. Mater. Technol., 5, 1900607 (2020)
- Z. Wang, H. Wu, G.W. Burr, C.S. Hwang, K.L. Wang, Q. Xia, J.J. Yang. Nature Rev. Mater. 5, 173 (2020)
- J. del Valle, J.G. Ramirez, M.J. Rozenberg, I.K. Shuller. J. Appl. Phys., 124, 211101 (2018)
- Y. Li, Z. Wang, R. Midya, Q. Xia, J.J. Yang. J. Phys. D: Appl. Phys., 51, 503002 (2018)
- D.-H. Kwon, K.M. Kim, J.H. Jang, J.M. Jeon, M.H. Lee, G.H. Kim, X.-S. Li, G.-S. Park, B. Lee, S. Han, M. Kim, C.S. Hwang. Nat. Nanotechnol., 5, 153 (2010)
- J.-Y. Chen, C.-W. Huang, C.-H. Chiu, Y.-T. Huang, W.-W. Wu. Adv. Mater., 27, 5028 (2015)
- H. Jiang, L. Han, P. Lin, Z. Wang, M.H. Jang, Q. Wu, M. Barnell, J.J. Yang, H.L. Xin, Q. Xia. Sci. Rep., 6, 28525 (2016)
- V.V. Rylkov, S. Nikolaev, V.A. Demin, A.V. Emelyanov, A.V. Sitnikov, K.E. Nikiruy, V.A. Levanov, M.Yu. Presnyakov, A.N. Taldenkov, A.L. Vasiliev, K.Yu. Chernoglazov, A. Vedeneev, Yu.E. Kalinin, A.B. Granovsky, V. Tugushev, A.S. Bugaev. J. Exp. Theor. Phys., 126, 367 (2018)
- M.N. Martyshov, A.V. Emelyanov, V.A. Demin, K.E. Nikiruy, A.A. Minnekhanov, S.N. Nikolaev, A.N. Taldenkov, A.V. Ovcharov, M.Yu. Presnyakov, A.V. Sitnikov, A.L. Vasiliev, P.A. Forsh, A.B. Granovskiy, P.K. Kashkarov, M.V. Kovalchuk, V.V. Rylkov. Phys. Rev. Applied 14, 034016 (2020)
- K.E. Nikiruy, A.V. Emelyanov, V.A. Demin, A.V. Sitnikov, A.A. Minnekhanov, V.V. Rylkov, P.K. Kashakrov, M.V. Kovalchuk. AIP Advances, 9, 065116 (2019)
- A.V. Emelyanov, K.E. Nikiruy, A.V. Serenko, A.V. Sitnikov, M.Yu. Presnyakov, R.B. Rybka, A.G. Sboev, V.V. Rylkov, P.K. Kashkarov, M.V. Kovalchuk. Nanotechnology, 31, 045201 (2020)
- K.E. Nikiruy, I.A. Surazhevsky, V.A. Demin, A.V. Emelyanov. Phys. Status Solidi A, 217, 18, 1900938 (2020)
- I.A. Surazhevsky, V.A. Demin, A.I. Ilyasov, A.V. Emelyanov, K.E. Nikiruy, V.V. Rylkov, S.A. Shchanikov, I.A. Bordanov, S.A. Gerasimova, D.V. Guseinov, N.V. Malekhonova, D.A. Pavlov, A.I. Belov, A.N. Mikhaylov, V.B. Kazantsev, D. Valenti, B. Spagnolo, M.V. Kovalchuk. Chaos, Solitons and Fractals, 146, 110890 (2021)
- А.В. Ситников. Материаловедение, 3, 49, (2010)
- С.А. Гриднев, Ю.Е. Калинин, А.В. Ситников, О.В. Стогней. Нелинейные явления в нано- и микрогетерогенных системах, ООО "Издательство "БИНОМ. Лаборатория знаний". Москва. (2012), С. 358
- А.В. Ситников, Ю.Е. Калинин, И.В. Бабкина, А.Е. Никонов, А.Р. Шакуров, М.Н. Копытин. Физика твердого тела, 66, 10, 1713 (2024)
- O.N. Gorshkov, I.N. Antonov, A.I. Belov, A.P. Kasatkin, A.N. Mikhaylov. Tech. Phys. Lett. 40, 101 (2014)
- D.V. Guseinov, D.I. Tetelbaum, A.N. Mikhaylov, A.I. Belov, M.E. Shenina, D.S. Korolev, I.N. Antonov, A.P. Kasatkin, O.N. Gorshkov, E.V. Okulich, V.I. Okulich, A.I. Bobrov, N.V. Malekhonova, D.A. Pavlov, E.G. Gryaznov. Int. J. Nanotechnol. 14, 604 (2017)
- A.N. Mikhaylov, M.N. Koryazhkina, D.S. Korolev, A.I. Belov, E.V. Okulich, V.I. Okulich, I.N. Antonov, R.A. Shuisky, D.V. Guseinov, K.V. Sidorenko, M.E. Shenina, E.G. Gryaznov, S.V. Tikhov, D.O. Filatov, D.A. Pavlov, D.I. Tetelbaum, O.N. Gorshkov, B. Spagnolo, A.V. Emelyanov, K.E. Nikiruy. Metal Oxides for Non-volatile Memory: Materials, Technology and Applications, Elsevier Inc., (2022), С. 109
- M.A. Parkes, K. Refson, M. D'avezac, G.J. Offer, N.P. Brandon, N.M. Harrison. J. Phys. Chem. A, 119, 24, 6412 (2015)
- А.В. Ситников, Ю.Е. Калинин, И.В. Бабкина, А.Е. Никонов, Д.С. Погребной, А.Р. Шакуров. Журнал технической физики, 95, 1, 107 (2025)
- H. Yeon, P. Lin, C. Choi, S.H. Tan, Y. Park, D. Lee, J. Lee, F. Xu, B. Gao, H. Wu, H. Qian, Y. Nie, S. Kim, J. Kim. Nature Nanotechnology, 15, 574 (2020)