Эволюция токов утечки в структуре BiFeO3/TiO2(Nt)/Ti при кратковременном переключении высокого напряжения на низкое
Гаджиев Г.М.1, Рамазанов Ш.М.1, Зейналов Р.З.1, Эфендиева Т.Н.1, Абакарова Н.С.1
1Институт физики им. Х.И. Амирханова ДФИЦ РАН, Махачкала, Россия

Email: ramazanv@mail.ru
Поступила в редакцию: 15 ноября 2025 г.
В окончательной редакции: 21 ноября 2025 г.
Принята к печати: 2 декабря 2025 г.
Выставление онлайн: 20 февраля 2026 г.
В работе исследовано влияние величины и длительности предварительного поляризующего напряжения на релаксационные токи и вольт-амперные характеристики структуры BiFeO3/TiO2(Nt)Ti. Использовалась двухступенчатая схема: предварительная поляризация Upol=30-55 V (tpol=0.1-4 sec) и последующее измерительное напряжение Umeas=0.1-2 V, в интервале которого регистрировались токи релаксации J(t). Показано, что динамика I(t) и форма J-V-зависимостей существенно модифицируются параметрами Upol и tpol; наблюдаются максимумы тока, инверсия знака при низких напряжениях и N-образные ВАХ. Анализ зависимостей в координатах Шоттки, Пула-Френкеля и тока, ограниченного пространственным зарядом, показал доминирующий вклад механизмов Шоттки и токами ограниченные пространственным зарядом. По напряжению заполнения ловушек оценена концентрация кислородных вакансий, возрастающая при увеличении Upol, что согласуется с дрейфом и накоплением Vo у катода. Результаты демонстрируют, что контролируемая предварительная поляризация позволяет целенаправленно изменять проводимость структуры и оптимизировать рабочие режимы мемристивных элементов на основе BiFeO3. Ключевые слова: BiFeO3, эволюция токов утечки, нанотрубки, тонкие пленки, мемристор.
- D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, R.S. Williams. Nature 453, 80--83 (2008)
- J. Borghetti, G.S. Snider, P.J. Kuekes, J.J. Yang, D.R. Stewart, R.S. Williams. Nature 464, 873--876 (2010)
- J. Yang, D.B. Strukov, D.R. Stewart. Nature Nanotechnology 8, 13--24 (2013)
- A.Q. Jiang, C. Wang, K.J. Jin, X.B. Liu, J.F. Scott, C.S. Hwang, T.A. Tang, H.B. Lu, G.Z. Yang. Advanced Materials 23, 1277--1281 (2011)
- Z. Zhao, A. Abdelsamie, R. Guo, S. Shi, J. Zhao, W. Lin, K. Sun, J. Wang, J. Wang, X. Yan, J. Chen. Nano Research 15, 3, 2682--2688 (2022)
- J. Wu, J. Wang. Journal of Applied Physics 108, 094102 (2010)
- J. Wu, X. Lou, Y. Wang, J. Wang. Electrochemical and Solid-State Letters 13, G9--G11 (2009)
- F. Orudzhev, S. Ramazanov, D. Sobola, A. Isaev, C. Wang, A. Magomedova, M. Kadiev, K. Kaviyarasu. Nanomaterials 10, 2183 (2020)
- S. Ramazanov, F. Orudzhev, G. Gajiev, V. Holcman, R.S. Matos, H.D. da Fonseca Filho, S. Talu, D. Selimov. Applied Surface Science 158863 (2023)
- M.-T. Chentir, E. Bouyssou, L. Ventura, C. Anceau. Journal of Applied Physics 105, 061605 (2009)
- A.Q. Jiang, C. Wang, K.J. Jin, X.B. Liu, J.F. Scott, C.S. Hwang, T.A. Tang, H.B. Lu, G.Z. Yang. Advanced Materials 23, 1277--1281 (2011)
- Y. Podgorny, K. Vorotilov, A. Sigov. AIP Advances 6, 095025 (2016)
- Yu.V. Podgorny, A.N. Antonovich, K.A. Vorotilov, A.S. Sigov. Ferroelectrics 544, 82--87 (2019)
- S. Lancaster, P.D. Lomenzo, M. Engl, B. Xu, T. Mikolajick, U. Schroeder, S. Slesazeck. Frontiers in Nanotechnology 4, 939822 (2022)
- H. Zhu, Y. Yang, X. Meng, A. Jiang, Z. Bai, X. Zheng, L. Jin, C. Wang, S. Feng. Applied Physics Letters 112, 182904 (2018)
- Y. Yang, H. Zhu, D. Chu, K. Liu, Y. Zhang, M. Pei, S. Feng, L. Jin, C. Wang, J. Liu, R. Li, S. Wang. Journal of Physics D: Applied Physics 53, 115301 (2020)
- Г.М. Гаджиев, Ш.М. Рамазанов, Н.С. Абакарова, Т.Н. Эфендиева. ФТТ 66 (2), 259--265 (2024)
- В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. Физика полупроводников, Наука, М. (1977)
- F.-C. Chiu. Advances in Materials Science and Engineering 2014, 578168 (2014)