Forming-free and non-linear resistive switching in bilayer HfOx/TaOx memory devices by interface-induced internal resistance

Mari Napari; Spyros Stathopoulos; Themis Prodromakis; Firman Simanjuntak

doi:https://doi.org/10.1007/s13391-023-00481-w

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자료유형: 학술저널

저자정보: Mari Napari (University of Southampton) Spyros Stathopoulos (University of Southampton) Themis Prodromakis (University of Edinburgh) Firman Simanjuntak (University of Southampton)

저널정보: 대한금속·재료학회 Electronic Materials Letters Electronic Materials Letters Vol.20 No.4

발행연도: 2024.7

수록면: 363 - 371 (9page)

DOI: https://doi.org/10.1007/s13391-023-00481-w

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Resistive switching memory devices with tantalum oxide ( TaOx ) and hafnium oxide ( HfOx ) mono- and bilayers were fabricatedusing atomic layer deposition. The bilayer devices with Ti and TiN electrodes show non-linear switching characteristics,and can operate without requiring an initial electroforming step. The insertion of the HfOx layer induces the switchingbehaviour on single layer TaOx that shows Zener diode-like characteristics, with conductivity depending on the top electrodemetal. The electronic conductivity mechanism study shows Schottky emission at low voltage regime followed by tunnelingat higher applied bias, both indicating interface-dominated conduction. The switching mechanism study is supported byX-ray photoelectron spectroscopy characterization of the films that show a formation of TaOxNy and TaNx species at theoxide-electrode interface. This interfacial layer serves as a high resistivity barrier layer enabling the homogeneous resistiveswitching behavior.

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