Мемристор – недостающий элемент электроники

I, напряжение V, заряд q и магнитный поток φ

оставался гипотетическим элементом цепи, не имеющим материальной реализации.

можно разделить на три большие группы: металлы, диэлектрики и полупроводники.

Уровень Ферми – наибольшая энергия, которую имеет электрон в твердом теле при температуре абсолютного нуля.

линий, разделенных запрещенными промежутками.
При объединении атомов в кристалл энергетические уровни «расщепляется» на зоны.
Промежутки между энергетическими зонами называются запрещенными зонами, поскольку электрон не может иметь соответствующую энергию.

Основы физики твердых тел

- средняя подвижность ионов

Учитывая RON<

Структура рутила

изолирующего слоя (диэлектрика, полупроводника) под действием приложенного напряжения и сохранять это состояние длительное время при отключении напряжения.
Резистивное переключение – обратимое бистабильное (мультистабильное) изменение электропроводности изолирующего переключающегося слоя под действием внешнего электрического поля.
Состояния сопротивления:
- состояние с высоким сопротивлением (СВС, англ. High Resistance State, HRS или состояние OFF)
состояние с низким сопротивлением (СНС, англ. Low Resistance State, LRS или состояние ON)
набор промежуточных резистивных состояний (англ. Iintermediate Resistance States, IRSs).

процесс SET (включение): изменения сопротивление устройства с HRS на LRS
- процесс RESET (выключение): изменение сопротивления с LRS на HRS

электроформинга;
VSET (VON) – напряжение записи;
VRESET (VOFF) – напряжение стирания;
VR – напряжение считывания.

с высоким сопротивлением (IHRS) в состояние с низким сопротивлением (LRS).

При проведении электроформинга, а также впоследствии в процессе SET обычно используется ограничение тока (англ. current compliance, CC), чтобы избежать мгновенного разрушения резистивного слоя.

– матрица
непрерывная проводящая нить в матрице между контактами
- дискретный канал с прыжковой проводимостью

мемристорной структуры.

Напряжение электроформинга VF зависит от толщины изолирующего слоя: это показывает, что во время электроформинга скорость образования проводящего филамента определяется миграцией дефектов в электрическом поле через всю толщину изолирующего слоя.

access memory, CBRAM).

Изолирующие материалы:
(1) твердые электролиты, в том числе халькогениды Ag2S, Cu2S, ZnxCd1−xS, GeS, GeSe, GeTe, галогениды AgI, RbAg4I5 и др.;
(2) оксиды, действующие как твердые электролиты, например, Ta2O5, Sb2O5, SiO2, ZrO2, HfO2, Al2O3, WO3, MoOx, ZrOx, SrTiO3, TiO2, CuOx, ZnO, AlOx, NiOx, CoOx, GeOx и др.;
Активный электрод: Cu, Ag. Сообщалось также об использовании других металлов, таких как Ni, Co, Al, Ti, Zn, Nb, Au, Ta и V.
Инертный электрод: Pt, Au, W или Ir.

- Механизм изменения валентности (Valence Change Random Access Memory, VCRAM, Oxide-based Resistive Random Access Memory (OxRRAM).

Изолирующие материалы:
(1) большинство бинарных оксидов металлов (MeOx), в том числе AgOx, MgO, TiOx, ZrOx, HfOx, VOx, NbOx, CeOx, TaOx, CrOx, WOx, MnOx, FeOx, CoOx, NiOx, AlOx, CuOx, ZnOx, GeOx, SnOx, BiOx, SbOx, DyOx, NdOx, ErOx, InOx, GdOx, TbOx, HoOx, IrOx, TmOx, LuOx, YbOx, YOx, ReOx,;
(2) некоторые сложные оксиды металлов, включая SrTiO3, LixZn1−xO, NbAlO, ZnLaO, InGaZnO, CuxSiyO, HfAlO, GaZnO, FeZnO, ZrTiOx, ZnFe2O4, Zn2SnO4, YBa2Cu3O7−x и (TaxNb1−x)2O5;
Электроды: Au, Pt, W, Al, Ti, Ni, Cr, Mo, Co, Ru, Ir и их сплавы, включая ZrNx, WNx и TiN, а так же некоторые полупроводники, такие как легированный кремний и ITO.

миграция катионов в сторону инертного электрода под действием приложенного электрического поля
реакция восстановления катионов на границе раздела инертный электрод/ твердый электролит
процесс нуклеации (зарождения) и роста нитевидного филамента

кислорода – вакансия кислорода внутри изолирующего слоя:
миграция ионов кислорода к аноду, а кислородных вакансий – к катоду
реакция окисления ионов кислорода на аноде:
рост филамента из вакансий кислорода от катода к аноду

филамента в структуре Pt/ZnO/Pt. (а) ZnO в исходном состоянии. (б) При подаче напряжения контраст ZnO усиливался вблизи обоих электродов. (в) Филамент конической формы образуется вблизи верхнего электрода (TE). (г) Филамент трансформируется в дендритную форму, но он все еще не соединен с нижним электродом (BE). (д) Столбчатый филамент проходит через пленку ZnO, соединяя верхний и нижний электроды. В этот момент ток через структуру резко возрастает, образец переходит в состояние с низким сопротивлением.