Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

регистрации вида сигнала на компьютере. Для снятия динамических характеристик использовался синусоидальный сигнал генератора частотой 50 Гц с последующим усилением до 25 В. Рис. 2. Вольтовая чувствительность для пленочного оксида тантала (а) и ниобия (б) Для статических характеристик использовался генератор напряжения с линейной разверткой напряжения со скоростью 1 В/с и ограничением по току до 3 mа. Вид ВАХ с пороговым переключением для оксидов ниобия и титана подобны и приведены на рис.3. Рис. 3. Динамическая ВАХ структуры Ti-TiOx-Au Рис. 4. Зависимость порогового напряжения переключения для структуры Ti-TiOx-Au При достижении критического напряжения при заданной температуре ВАХ из высокоомного состояния переходит в низкоомное с S'-образной характеристикой. При снижении напряжения структура переходит в высокоомное состояние при других критических величинах напряжения и тока. При смене полярности процесс повторяется. Такому процессу предшествует этап электроформовки, когда при достижении критических величин, характеризующих мощность процесса, формируется проводящий канал, в котором протекают процессы переноса ионов, кислородных дефектов и электронов по ловушечным состояниям вблизи анода. Величина критического напряжения переключения зависит от температуры и при некоторой критической температуре эффект переключения пропадает, что проявляется в виде зависимости порогового напряжения от температуры, изображенной на рис.4. С изменением частоты сигнала почти до 1МГц эффект переключения сохраняется. При достижении некоторого критического тока при подаче линейно нарастающего напряжения токовая ветвь характеристики переходит в S-образную и проводимость значительно возрастает. При этом высокопроводящее состояние сохраняется при понижении напряжения до нуля и при последующей смене полярности импульса (рис.5). При достижении «отрицательного» критического тока система переходит вновь в высокоомное состояние и такой процесс циклического изменения сопротивления структуры со скачком от одного до нескольких порядков сохраняется многократно. Следует отметить, что такое переключение с памятью характерно для свежеприготовленных образцов оксида ниобия малой толщины, соответствующих U=20 В и сформированных в режиме повышенной нестехиометрии по кислороду. На рис . 6 приведена зависимость сопротивления в двух состояниях, высокоомном и низкоомном, от напряжения. Видно, что при нуле напряжения сопротивления резко различны, что и указывает на наличие резистивной памяти. Для усиления нестехиометрии проводилось легирование оксида алюминием и водородом. В этом случае концентрация кислородных вакансий растет и эффект проявляется ярче, что говорит о роли дефектов по кислороду в реализации переключения и памяти в канале проводимости оксидной пленки, образующемся в результате циклической электроформовки. б а 401