Exploring the direction-dependency of conductive filament formation and oxygen vacancy migration behaviors in HfO2-based RRAM

文献情報

出版日 2022-12-20
DOI 10.1039/D2CP05803K
インパクトファクター 3.676
著者

Donglan Zhang, Jiong Wang, Qing Wu, Yong Du


原文を見る

要旨

Oxygen vacancy (VO) defects play an essential role in governing the conductivity of semiconductor materials. The direction-dependency of oxygen vacancy conductive filament (CF) formation and VO migration behaviors in HfO2-based resistive random access memory (RRAM) were systematically investigated through first-principles calculations. The energetic and electronic structural analyses indicate that the continuous distribution of 3-fold oxygen vacancy (VO3) or 4-fold oxygen vacancy (VO4) is more favorable for the CF formation along [010] and [001] directions, and a continuous distribution between VO3 and VO4 in the m-HfO2 system can also combine to promote the formation of CFs along a particular direction. Furthermore, the high annealing temperature and low oxygen partial pressure (PO2) could effectively reduce the VO formation energy and promote the formation of CFs, resulting in a lower applied voltage of the devices. Our results indicate that q = 0 and q = +2 are the most probable charge states for VO3 and VO4 in m-HfO2. Subsequently, it is found that the low activation energy of VO originates from the +2q charged VO3 or VO4 migrating in the CFs along a particular crystallographic [001] direction. The diffusion coefficient (D) of the oxygen atom along the [001] direction is much higher than that of all the other possible pathways considered, due to the lower energy barrier. This demonstrates that the growth of CFs is potentially direction-dependent, and that a lower forming voltage and lower SET voltage are required when the CFs are grown along a particular direction in RRAM devices. The present work would help to provide a fundamental guide and new understanding for the development and application of HfO2-based RRAM.

関連文献

Contents list

Front/Back Matter

DOI: 10.1039/C7PY90124K

Combined chain- and step-growth dispersion polymerization toward PSt particles with soft, clickable patches

Kun Jiang, Yanan Liu, Yaping Yan, Shengliu Wang, Lianying Liu, Wantai Yang

2017-01-20 Paper

DOI: 10.1039/C6PY02094A

An aggregation-induced emission star polymer with pH and metal ion responsive fluorescence

Wen Zhu, Ying Wu, Lin Qu, Zhengping Liu

2016-10-04 Paper

DOI: 10.1039/C6PY01488G

A multifunctional statistical copolymer vesicle for water remediation

Jiangang Xiao

2016-06-15 Paper

DOI: 10.1039/C6PY00763E

Back cover

Cover

DOI: 10.1039/C7PY90097J

Inside front cover

Cover

DOI: 10.1039/C6PY90126C

Molecular weight prediction with no dependence on solvent viscosity. A quantitative pulse field gradient diffusion NMR approach

Francisco M. Arrabal-Campos, Pascual Oña-Burgos

2016-06-06 Communication

DOI: 10.1039/C6PY00691D

Circularly polarized luminescence based chirality transfer of the chiral BINOL moiety via rigid π-conjugation chain backbone structures

Fandian Meng, Yunzhi Li, Wenjie Zhang, Shuhua Li, Yiwu Quan, Yixiang Cheng

2017-01-30 Paper

DOI: 10.1039/C6PY02218A

Chiral fluorescent sensors based on cellulose derivatives bearing terthienyl pendants

Tomoyuki Ikai, Daisuke Suzuki, Yutaka Kojima, Changsik Yun, Katsuhiro Maeda, Shigeyoshi Kanoh

2016-07-01 Paper

DOI: 10.1039/C6PY00967K

Aerosol delivery of biocompatible dihydroergotamine-loaded PLGA-PSPE polymeric micelles for efficient lung cancer therapy

Yoonjeong Jang, Qian-Qian Fan, Seung-Hee Chang, Peng-Fei Cui, Yu-Jing He, Soomin Lee, Sunghyun Hwang, Myung-Haing Cho

2017-01-27 Paper

DOI: 10.1039/C7PY00024C

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

H-Leu-Ser-Lys-Leu-OH trifluoroacetate saltに適用される法規ガイドラインは何ですか?

CAS番号162559-45-7のH-Leu-Ser-Lys-Leu-OH trifluoroacetate saltは、GHS( Chemicals Clas...

162559-45-7H-Leu-Ser-Lys-Leu-OH...
化合物よくある質問

Trimethyltin Chlorideの物理化学的性質は何ですか?

CAS番号1066-45-1のトリメチルチリドは、白色結晶性粉末で、分子量は297.77です。この化合物は水にわずかに溶けますが、酢酸、エタノール、ジエチルエー...

1066-45-1Trimethyltin Chlorid...
化合物よくある質問

ニコール酸化物水和物の主な用途は何ですか?

ニコール酸化物水和物は、主に金属分離、研磨剤、酸化剤、染料製造の原料として利用されます。また、電気化学製品、触媒、分析化学の分野でも広く使用されています。

7789-49-3Nickel(II) Bromide T...
化合物よくある質問

(2,3-二甲基-2H-吲唑-6-基)boronic acidを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

(2,3-二甲基-2H-吲唑-6-基)boronic acidを取り扱う際は、PPE(防護服、ゴーグル、マスク、手袋)を使用する必要があります。ドラフトチャンバ...

1253912-00-3(2,3-dimethyl-2H-ind...
化合物よくある質問

4-ブロモ-1-メトキシ-2-(2-メトキシエトオキシ)ベンゼンは安全ですか?

4-ブロモ-1-メトキシ-2-(2-メトキシエトオキシ)ベンゼンは一般的に安全とは言えません。取扱いには注意が必要で、直接的な皮膚接触や吸入は避けてください。

1132672-05-94-Bromo-1-methoxy-2-...
化合物よくある質問

4,4-双(5-甲基-2-苯并噁唑基)二苯乙烯はどの業界で使用されていますか?

4,4-双(5-甲基-2-苯并噁唑基)二苯乙烯は医薬業界、ポリマー業界、センサー業界、半導体業界で使用されています。特に、光触媒や蛍光材料として利用されています...

2397-00-42,2'-(1,2-Ethenediyl...
化合物よくある質問

2,3,5,6-四氯-4-ピリジンスチオールを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

2,3,5,6-四氯-4-ピリジンスチオールは非常に毒性があり、皮膚や粘膜に刺激を与える可能性があります。取り扱う際には、ゴーグル、ゴム手袋、防塵マスクを着用し...

10351-06-12,3,5,6-Tetrachloro-...
化合物よくある質問

替米沙坦ナトリウムとは何ですか?

替米沙坦ナトリウム(CAS番号: 515815-47-1)は、血管張力素II受容体拮抗薬として機能する医薬品で、高血圧症の治療に使用されます。

515815-47-1Telmisartan sodium
化合物よくある質問

TG 4-155はどのように合成されますか?

TG 4-155は、2-(2-メチル-1H-インドン-1-イル)エチルアミドと3,4,5-トリメトキシフェノールを反応させ、選択性的に合成できます。一般的には、...

1164462-05-8(2E)-N-[2-(2-Methyl-...
化合物よくある質問

エチルヒドロキシキニリン-6-カルボキシ酸は適用される法規ガイドラインは何ですか?

エチルヒドロキシキニリン-6-カルボキシ酸のCAS番号1261631-01-9は、GHS分類の第2クラスの腐食物質(皮膚に強い腐食性)に分類されます。また、EU...

1261631-01-9Ethyl 7-Hydroxyquino...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。