PEREKLYuChENIE ZAKRYTOGO MEMRISTORA NA PODVIZhNYKh VAKANSIYaKh V MATERIALE S LINEYNOY ZAVISIMOST'Yu UDEL'NOGO SOPROTIVLENIYa OT IKh KONTsENTRATsII

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Линейная по концентрации добавка к удельному сопротивлению материала не дает прямого вклада в общее сопротивление мемристора при перераспределении вакансий с сохранением их общего числа. Но сопутствующее локальное изменение удельного сопротивления меняет кинетику дрейфа вакансий под действием приложенного электрического тока. Эти изменения особенно значительны при наличии в материале мемристора фазового перехода металл–изолятор. Получено кинетическое уравнение для локальной концентрации вакансий в таком мемристоре, проанализированы точные решения для его стационарных состояний. Показано, что не только в слабо нелинейном случае, когда зависимостью удельного сопротивления от концентрации вакансий можно пренебречь, но и в сильно нелинейном мемристоре с фазовым переходом его кинетику можно свести к классическому точно решаемому уравнению Бюргерса.

About the authors

I. V Boylo

Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина

Email: boylo@donfti.ru
Донецк, Россия

K. L Metlov

Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина

Email: metlov@donfti.ru
Донецк, Россия

References

  1. L. Chua, Memristor – the Missing Circuit Element, IEEE Trans. Circuit Theory 18, 507 (1971).
  2. L. Chua and S. M. Kang, Memristive Devices and Systems, Proc. IEEE 64, 209 (1976).
  3. D. B. Strukov, G. S. Snider, D. R. Stewart, and R. S. Williams, The Missing Memristor Found, Nature 453, 80 (2008).
  4. W. Rainer and A. Masakazu, Nanotonics-Based Resistive Switching Memories, Nat. Mater. 6, 833 (2007).
  5. A. Sawa, Resistive Switching in Transition Metal Oxides, Mater. Today 11, 28 (2008).
  6. B. Bryant, Ch. Renner, Y. Tokunaga et al., Imaging Oxygen Defects and Their Motion at a Manganite Surface, Nat. Commun. 2, 212 (2011).
  7. Y. Lide, I. Sampo, and v. D. Sebastian, Direct Observation of Oxygen Vacancy-Driven Structural and Resistive Phase Transitions in La2/3Sr1/3MnO3, Nat. Commun. 8, 14544 (2017).
  8. N. V. Agudov, A. V. Safonov, A. V. Krichigin et al., Nonstationary Distributions and Relaxation Times in a Stochastic Model of Memristor, J. Stat. Mech. 2020, 024003 (2020).
  9. N. Agudov, A. Dubkov, A. Safonov et al., Stochastic Model of Memristor Based on the Length of Conductive Region, Chaos Soliton Fract. 150, 111131 (2021).
  10. J. B. Roldán, E. Miranda, D. Maldonado et al., Variability in Resistive Memories, Adv. Intell. Syst. 5, 2200338 (2023).
  11. I. V. Boylo and K. L. Metlov, Nonlinear Effects in Memristors with Mobile Vacancies, R. Soc. Open Sci. 8, 210677 (2021).
  12. И. В. Бойло, К. Л. Метлов, Частотная зависимость гистеренка движения вакансий в закрытом мемристоре на основе точно решаемой модели управляемой нелинейной диффузии, ЖЭТФ 166, 858 (2024).
  13. W. Zhang, A. Thiess, P. Zalden et al., Role of Vacancies in Metal-Insulator Transitions of Crystalline Phase-Change Materials, Nat. Mater. 11, 952 (2012).
  14. L. Wang, S. Dash, L. Chang et al., Oxygen Vacancy Induced Room-Temperature Metal-Insulator Transition in Nickelate Films and Its Potential Application in Photovoltaics, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 9769 (2016).
  15. L. Chen, X. Wang, D. Wan et al., Tuning the Phase Transition Temperature, Electrical and Optical Properties of VO2 by Oxygen Nonstoichiometry: Insights from First-Principles Calculations, RSC Adv. 6, 73070 (2016).
  16. M. E. McGahay, S. V. Khare, and D. Gall, Metal-Insulator Transitions in Epitaxial Rocksalt-Structure Cr1-x/2N1-xOx (001), Phys. Rev. B 102, 235102 (2020).
  17. Q. Xia, M. D. Pickett, J. J. Yang et al., Two- and Three-Terminal Resistive Switches: Nanometer-Scale Memristors and Memistors, Adv. Funct. Mater. 21, 2660 (2011).
  18. S. Kaeriyama, T. Sakamoto, H. Sunamura et al., A Nonvolatile Programmable Solid-Electrolyte Nanometer Switch, IEEE J. Solid-State Circuits 40, 168 (2005).
  19. Q. Wang, Y. Itoh, T. Hasegawa et al., Nonvolatile Three-Terminal Operation Based on Oxygen Vacancy Drift in a Pt/Ta2O5-x/Pt, Pt structure, Appl. Phys. Lett. 102, 233508 (2013).
  20. P. Balakrishna Pillai and M. M. De Souza, Nanotonics-Based Three-Terminal Synaptic Device Using Zinc Oxide, ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 1609 (2017).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences