Униполярное резистивное переключение в структурах на основе оксидов ниобия, тантала и циркония тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.04, кандидат наук Кундозерова, Татьяна Валерьевна

• Кундозерова, Татьяна Валерьевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Кундозерова, Татьяна Валерьевна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Устройства энергонезависимой памяти

1.1.1 Флэш-память (NAND, NOR) с захватом заряда

1.1.2 Память со случайным доступом на основе материалов с изменением фазового состояния

1.1.3 Сегнетоэлектрическая память

1.1.4 Магниторезистивная память

1.1.5 Память на основе эффекта резистивного переключения

1.1.6 Гибкая электронная память 2

1.2 Униполярное резистивное переключение

1.3 Модели униполярного резистивного переключения 35 1.3.1 Различия высокоомного и низкоомного состояний структур ReRAM

1.4 Свойства резистивного переключения

1.5 Эффект униполярного резистивного переключения в структурах на основе оксидов ниобия, тантала и циркония

2 МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ФОРМИРОВАНИЕ MOM СТРУКТУР

2.1 Механизм анодного окисление и структура анодно окисленных пленок 62 2.1.1 Установка и методика получения оксидных пленок 66 2.1,20пределение толщины анодной оксидной пленки 67 2.1.3Экспериментальное получение тонких пленок NI32O5, TaaOs, ZrC>2

2.2 Экспериментальное получение MOM структур на основе тонких пленок ЫЬгОз, Ta205, Zr02

2.3 Импульсное лазерное напыление оксида ниобия

2.4 Магнетронное напыление слоев металла ниобия

2.5 Методика проведения электрофизических измерений

2.6 Методика измерения температурных зависимостей

2.7 Метод импедансной спектроскопии

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1 Рентгеноструктурный анализ исходных образцов

3.2 Исследование диэлектрических свойств исходных образцов

3.3 Экспериментальное исследование эффекта униполярного резистивного переключения в оксидах металлов ЫЬг05, Таг05, Zr02

3.4 Влияние толщины оксидного слоя на работу структур

3.5 Влияние температуры на работу структур

3.6 Исследование переключения в импульсном режиме

3.7 Применение модели униполярного резистивного переключения

3.8 Исследование частотной зависимости импеданса структур

3.9 Исследование температурных зависимостей проводимости структур в различных резистивных состояниях

3.10 Элемент гибкой памяти ReRAM 114 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 118 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 119 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Униполярное резистивное переключение в структурах на основе оксидов ниобия, тантала и циркония»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

В диссертации исследуется эффект униполярного резистивного переключения в оксидах Nb205, Таг05, Zr02. В настоящее время, эффект резистивного переключения привлекает значительное внимание в связи с возможностью его применения в микросхемах электронной памяти ReRAM (Resistive Random Access Memory) [1-3].

Микросхемы памяти различной интеграции (различающиеся объемом хранимой информации) находят самое широкое применение. Разработка принципиально новых типов памяти, значительно превосходящих современные устройства по параметрам быстродействия, емкости, возможности масштабирования и устойчивости к механическим воздействиям, имеет особое значение. Современная технология энергонезависимой флэш памяти вплотную приблизились к пределу масштабирования и сталкивается с серьезными фундаментальными и инженерными трудностями при масштабах менее 22 нм [4]. Данные трудности определены самим принципом работы данного типа памяти - регистрация и перенос заряда. Вследствие этого крупнейшие электронные компании, такие как IBM, Samsung, Intel, Sharp, HP, Panasonic, Fujitsu и др. ведут активные работы в области разработки микросхем памяти с различными принципами хранения информации. Такие исследования привели к появлению нескольких перспективных (теоретически) технологий: FeRAM (сегнетоэлектрическая оперативная память), MRAM (магиторезистивная оперативная память), PCRAM (память на основе фазового перехода), ORAM (память на основе полимерных соединений), а так же памяти на основе углеродных нанотрубок [1].

Данные элементы памяти способны переключаться между двумя устойчивыми состояниями («О» и «1») благодаря различным физическим эффектам: изменение фазового состояния вещества от аморфного к кристаллическому (PCRAM), формирование канала проводимости в полимерной пленке (ORAM), поляризация сегнетоэлектрика (FeRAM), изменение магнитных моментов слоя (MRAM) [1]. Однако, несмотря на такое разнообразие разрабатываемых видов памяти, описанные технологии обладают рядом недостатков не позволяющих отдельной технологии стать лидирующей в области электронной памяти и получить повсеместное применение.

Данная работа посвящена другому типу устройств электронной памяти -резистивной памяти (ReRAM). В настоящее время данная технология, основанная на эффекте резистивного переключения, привлекает большой интерес и рассматривается как одно из самых перспективных направлений в области создания новой памяти [1, 3]. ReRAM совмещает в себе достоинства сразу двух систем: быстродействие DRAM (динамическая память с произвольным доступом) и энергонезависимость флэш памяти. Структура и технология изготовления ячеек памяти на основе резистивного переключения делают возможным их использование при создании электронной памяти для гибкой и прозрачной электроники [5-11].

Явление резистивного переключения, которое заключается в значительном и обратимом изменении величины проводимости полупроводников или изоляторов под действием электрического поля и сохраняющимся при отключении напряжения, наблюдается в широком классе веществ: в пленках перовскитов (Рг0,7Са0,зМпОз SrTi03) [12], аморфном кремнии, полупроводниковых полимерах и в целом ряде фторидов и оксидов металлов (ТЮ2, Cu20, NiO, Nb2Os SiOx и др) [13]. Для работы устройств резистивной памяти основанных на перовскитах необходимы импульсы напряжений обеих полярностей. Ячейки памяти на основе бинарных оксидов, в свою очередь, могут работать в режиме монополярных импульсов, и, таким образом, упрощают схемотехнику конечной микросхемы памяти. Преимуществом использования бинарных оксидов также является относительная простота их синтеза, в сравнении с более сложными трехкомпонентными материалами. Среди оксидов, демонстрирующих эффект резистивного переключения, большинство относится к' группе оксидов переходных металлов (ОПМ): V, Ti, Nb, Та, Ni, Zr и др. [14-15]. Переходные металлы, проявляя переменную валентность в соединениях с кислородом, образуют, как правило, целый ряд оксидов с различной кислородной стехиометрией и обладающих широким спектром физических свойств. В частности, по типу проводимости эти вещества могут быть как диэлектриками или полупроводниками, так и металлами. Для получения тонких пленок, в плане решаемых в данном исследовании задач, целесообразно применение анодного окисления. Метод анодного окисления, позволяя получать однородные тонкие плёнки с воспроизводимыми характеристиками, обладает некоторыми технологическими преимуществами, т.к. является низкотемпературным, не требует использования высоковакуумной техники, даёт возможность легко

осуществлять контроль толщины по напряжению анодирования. Кроме того, анодные пленки, как правило, имеют аморфную структуру и обладают механической гибкостью. Таким образом, использование сэндвич структур на основе пленок оксидов переходных металлов Nb205, Ta2Oj, Zr02, полученных методом анодного окисления, в качестве объектов исследования является оптимальным выбором.

Несмотря на явное преимущество резистивного переключения для разработки новой памяти, отсутствие ясного понимания механизмов переключения серьезно сдерживает научно-обоснованный подход к материаловедческим и инженерным задачам разработки ReRAM [3,14-16]. Адекватная модель процесса резистивного переключения позволит спрогнозировать характеристики приборов на начальной стадии их разработки. Именно поэтому актуально и необходимо не только исследование и совершенствование существующих устройств ReRAM, поиск новых материалов и методов их создания, но и изучение явления лежащего в основе работы данных структур.

Цель работы заключалась в комплексном теоретическом и экспериментальном исследовании эффекта униполярного резистивного переключения в оксидах переходных металлов. В ходе работы были поставлены и решены следующие задачи:

1. Создание сэндвич структур на основе оксидов переходных металлов, реализующих эффекты энергонезависимой памяти.

2. Проверка работоспособности полученных структур в качестве элементов резистивной памяти (измерение длительности и надежности хранения информации, проверка работоспособности элементов памяти в широком температурном интервале, исследование работы структур в импульсном режиме).

3. Определение механизма и описание модели резистивного переключения.

4. Экспериментальное подтверждение рассматриваемой модели переключения:

4.1. Исследование структур методами импедансной спектроскопии и моделирования эквивалентных схем.

4.2. Экспериментальное исследование электропроводности MOM структур на основе анодного оксида Nb205 в сильных электрических полях, а также зависимости электропроводности от температуры.

5. Создание элементов гибкой электронной памяти. Получение сэндвич структур на основе оксида ниобия №205 на гибких полимерных подложках и проверка их работоспособности.

Научная новизна и практическая значимость

1. Впервые проведены комплексные исследования эффекта резистивного переключения в структурах на основе анодно-оксидных пленок №>205, Та205, Ъх02.

2. Разработана модель, основанная на образовании наноразмерного металлического проводящего канала в матрице оксида в процессе его формовки и его последующего локального разрыва и возобновления, адекватно описывающая механизм переключения в рассматриваемых структурах на основе оксидов ниобия, тантала и циркония.

3. Проведено исследование резистивных состояний ячеек памяти Яе11АМ с помощью метода импедансной спектроскопии. В соответствие с каждым состоянием предложена эквивалентная электрическая схема.

4. Впервые получены элементы памяти ЯеЯАМ на основе анодного оксида ниобия, применимые в качестве элементов гибкой памяти.

Практическая значимость работы заключается в том, что в ней исследуются эффекты резистивного переключения в структурах на основе оксидов переходных металлов, перспективные для использования в современных устройствах памяти. Предложенная модель униполярного резистивного переключения, лежащего в основе работы широкого класса устройств ЯеЯАМ, может быть использована в разработке микросхем резистивной памяти на основе оксидов металлов. Использование в работе метода анодного окисления для получения диэлектрических слоев структур КеИЛМ, позволило, благодаря комнатной температуре процесса, получить элементы памяти на гибких полимерных подложках. Данные результаты способствуют расширению области применения элементов резистивной памяти и могут быть использованы в разработке устройств гибкой электроники.

Основные положения, выносимые на защиту: 1. Конденсаторные структуры на основе анодных (т.е. полученных электрохимическим анодным окислением) пленок окислов №>, Та, и Zr после их электрической формовки (диэлектрический пробой оксидного слоя при условии

ограничения проходящего через структуру тока) демонстрируют эффект униполярного резистивного переключения.

2. Эффект униполярного резистивного переключения с памятью в структурах металл - оксид - металл на основе анодных оксидов ниобия, тантала и циркония обусловлен образованием наноразмерного металлического (ниобий, тантал или цирконий) проводящего канала в матрице оксида в процессе его электрической формовки. Последующие переключения структур происходят вследствие локального разрыва сформированного канала и его восстановления.

3. Исследования работоспособности MOM структур на основе оксидов Nb205, Ta205, Zr02 в качестве элементов резистивной памяти ReRAM (измерение длительности и надежности хранения информации, проверка работоспособности элементов памяти в широком температурном интервале, работа структур в импульсном режиме) показывают возможность и перспективность развития элементов электронной памяти ReRAM на основе данных оксидов.

4. Конденсаторные структуры на основе анодных пленок окислов Nb, Та и Zr применимы в качестве элементов гибкой электронной памяти ReRAM.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на следующих российских и

международных конференциях:

1) 2013 International Conference on Microtechnology end MEMS (ICMM 2013). Пекин,

Китай 22 - 23 мая 2013 г.;

til

2) 16 Semiconducting and Insulating Material Conference. SIMCXVI. Стокгольм, Швеция 19 -23 июня 2011г.;

3) XII Международная конференция Физика диэлектриков (Диэлектрики 2011), Санкт-Петербург, Россия 23 - 26 мая 2011г.;

4) 53-я научная конференция МФТИ. Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук. Всероссийская молодежная научная конференция. Москва, Россия 24 - 29 ноября 2010 г.;

5) Seventh International Conference on Inorganic Materials. Биарриц, Франция 12-14 сентября 2010 г.;

6) Шестнадцатая Всероссийская научная конференция студентов физиков и молодых ученых, ВНКСФ - 16. Волгоград, Россия 22 - 29 апреля 2010 г.;

По теме диссертации опубликованы научные статьи:

1) Kundozerova Т. Resistance Switching in Metal Oxide thin Films and its Memory Application / T.Kundozerova, G. Stefanovich. // Applied Mechanics and Materials. — 2013. —V.346.—pp. 29-34.

2) Kundozerova T.V. Anodic Nb205 Nonvolatile RRAM / T.V. Kundozerova, A. M. Grishin, G. B. Stefanovich, A. A. Velichko. // IEEE Transactions on Electron Devices.

— 2012. — V.59. —№4. — pp. 1144 - 1148.

3) Pergament A. Novel hypostasis of old materials in oxide electronics: metal oxides for Resistive Random Access memory applications / A. Pergament, G. Stefanovich, A. Velichko, V. Putrolainen, T. Kundozerova // Journal of characterization and development of Novel Materials. — 2012. — V.4. — N2. — pp. 83-110.

4) Kundozerova T.V. Binary anodic oxides for memristor-type nonvolatile memory / T.V. Kundozerova, G.B. Stefanovich, A.M. Grishin // Phys. Status Solidi C. —2012. —V.9.

— №7. —pp.1699-1701.

5) Kundozerova T.V. Binary Anodic Oxides for memristor-type nonvolatile memory / T.V.Kundozerova, G.B. Stefanovich, A.M. Grishin // Abstracts of 16th Semiconducting and Insulating Material Conference. — Stockholm, KTH, 2012. — pp. 25-27.

6) Кундозерова T.B. Эффект резистивного переключения в оксиде ниобия / Т.В. Кундозерова, Г.Б. Стефанович. // Материалы 53-й научной конференции МФТИ. Современные проблемы фундоментальной и прикладной физики. Физическая и квантовая электроника. — Москва, 2010 г. — с. 179-180.

7) Кундозерова Т.В. Резистивное переключение в оксиде Nb / Т.В. Кундозерова, Д.К. Параничев, П.А. Болдин // сборник, трудов XII Международная конференция "Физика диэлектриков (Диэлектрики- 2011)". — Санкт-Петербург, 2011г. — Т.1.

— с. 355-356.

8) Кундозерова Т.В. Эффект резистивного переключения в оксиде ниобия / Т.В. Кундозерова // Материалы конференции. Шестнадцатая Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых ВНКСФ 16. — Волг., 2010г.

— с. 119-120.

9) Величко А.А. Разработка методов микро- и нанолитографии по оксидным пленкам переходных металлов / А.А. Величко, Д.А. Дутиков, Н.А. Кудлин, Т.В. Кундозерова, Д.К. Параничев, A.JL Пергамент, В.В. Путролайнен, Г.Б.

Стефанович, А.Б. Черемисин // Ученые записки Петрозаводского Государственного Университета. — 2009. — №11(105). — с. 82-94.

По теме диссертации опубликовано 9 научных статей. 3 статьи (№ 1,2,4) в журналах входящих в международную базу цитирования Scopus и приравниваемых к публикациям в журналах из перечня ВАК, 5 статей в зарубежных журналах, 1 в российском журнале, 4 статьи в сборниках трудов российских и зарубежных конференций.

Основные результаты исследования вошли составной частью в работы, поддержанные грантами № П1156, № 02.740.11.5179 Федеральных целевых программ «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. Работа по созданию гибких элементов памяти ReRAM была поддержана программой «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (УМНИК), НИОКР: «Разработка элемента памяти на основе эффекта резистивного переключения на гибкой подложке».

Разработанные в процессе выполнения работы программно-аппаратный модуль используется в лаборатории физических основ электронной микроскопии физико-технического факультета ПетрГУ в качестве лабораторного практикума для обучения студентов, а так же при проведении исследовательских работ аспирантами и преподавателями университета.

Личный вклад автора заключается в участии в разработке экспериментальных методов исследования и их осуществлении, в проведении численных расчетов, написании научных статей и подготовки их к публикации. Часть работ автором была проведена в Королевском Технологическом Институте (КТН, Стокгольм, Швеция).

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и списка литературы, включающего 150 источников. Диссертация содержит 133 страниц, 99 рисунков, 5 таблиц.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

В данной главе представлены результаты анализа публикаций, касающихся разработки и созданию устройств энергонезависимой электронной памяти. Рассмотрены как существующие виды электронной памяти (NAND, NOR флэш память) так и новые, активно развивающиеся направления (PCRAM, FeRAM, MRAM, ReRAM), проведено их сравнение по ключевым характеристикам элементов памяти: быстродействие, надежность хранения информации, операционные напряжения и т.д. Особое внимание уделено устройствам резистивной памяти (ReRAM) и перспективам их использования в устройствах гибкой электроники.

1.1 Устройства энергонезависимой памяти

Микросхемы памяти - одни из ключевых элементов современной микроэлектроники. Долгое время развитие компьютерной памяти шло двумя параллельными, практически невзаимодействующими направлениями.

С одной стороны развитие динамических систем хранения информации, необходимых для работы компьютера. Представителем такой памяти является динамическая память с произвольным доступом (DRAM) наиболее широко используемая в качестве оперативных запоминающих устройств. Такая память должна обеспечивать достаточно большой объем хранения информации, но главное требование определяется быстродействием современных компьютеров (время доступа на уровне единиц наносекунд). Функционирование оперативной памяти не требует условия энергонезависимости процесса хранения информации, сохраненная информация исчезает после отключения питания компьютера. Отметим, что оперативная память - это твердотельная микросхема, изготовленная по современным микроэлектронным технологиям и не содержащая в своем составе механических устройств перемещения. Такое исполнение обеспечивает высокую надежность оперативной памяти и допускает эффективное масштабирование (уменьшение размера отдельных элементов и увеличение поверхностной плотности ячеек памяти).

Другое направление развития компьютерной памяти - разработка систем для долгосрочного хранения информации. Типичными представителями являются различные накопители на оптических (CD, DVD, Blue ray) или магнитных дисках

(HDD). Для такой памяти принципиальным требованием является информационный объем и энергонезависимость, однако, данный тип памяти обладает относительно низкой скоростью доступа. Подобные устройства содержат в своем составе различные механические компоненты (устройства вращения носителя информации, устройства позиционирования системы считывания). Это обуславливает недостаточную надежность подобных устройств, что особенно проявляется при увеличении поверхностной плотности носителей информации.

Развитие мобильной электроники привело к появлению микросхем памяти, которые практически объединяют основные требования как динамической, так и энергонезависимой компьютерной памяти. Эта технология флэш памяти, основным элементом которой является полевой транзистор. Однако, по мере уменьшения размеров элементов микросхем памяти, современная полупроводниковая технология сталкивается с множеством фундаментальных и специфических проблем. Поэтому, несмотря на коммерческий успех современных микросхем памяти, полупроводниковая промышленность активно ищет альтернативные типы «универсальной» памяти, которая была бы дешевой, быстродействующей, маломощной, энергонезависимой и с хорошими возможностями масштабирования ячеек памяти.

1.1.1 Флэш-память (NAND, NOR) с захватом заряда

В обычном МОП-транзисторе напряжение, приложенное к затвору, позволяет току течь от истока к стоку. Для реализации однотранзисторной памяти с плавающим затвором или с захватом заряда, затвор был изменен так, чтобы электроны могли помещаться (или удаляться) вблизи затвора в ходе записи. Наличие (отсутствие) такого заряда изменяет пороговое напряжение транзистора, что позволяет определять бинарное состояние ячейки памяти. Память с плавающим затвором стала предпочтительной, т.к. простота стирания хранимого заряда позволила запоминающему устройству быть как энергонезависимым, так и перезаписываемым [17].

Схематически вид ячейки флэш-памяти показан на рисунке 1. При положительном значении напряжения на управляющем затворе транзистор находится в открытом состоянии (инициализация ячейки памяти), что соответствует логическому нулю. Если на плавающий затвор поместить избыточный отрицательный заряд, то он не даст образоваться каналу проводимости, то есть транзистор будет находиться в

закрытом состоянии (при подаче положительного напряжения на управляющий затвор, отрицательный заряд скомпенсирует создаваемое управляющим затвором электрическое поле).

Плавающий затвор -О

Управляющие затвор

Спои диэлектрика. <St&)

Сток

-HS 8) Ф Нет заряда

Транзистор открыт Соответствует логическому нупю

(581

Исток у

Есть заряд

4-0 В)

i'Ji

—X............»>/1

_ I Ста к

«»«•••«••<«««««

1ранзистор аакрыг Соответствует логической единице

Рисунок 1 — Устройство транзистора с плавающим затвором и чтение содержимого

ячейки памяти [18].

Таким образом, при подаче одного и того же положительного напряжения на управляющий затвор, наличие или отсутствие заряда на плавающем затворе однозначно определяет состояние транзистора (открыт или закрыт).

Сегодня существует два значимых типа флэш-памяти: NOR и NAND, которые отличаются как методом помещения заряда на плавающий затвор (инжекции горячих электронов для устройств NOR памяти или метод туннелирования Фаулера-Нордхейма для устройств NAND), так и архитектурой элементов памяти. В NOR памяти каждая ячейка в матрице напрямую подведена к индивидуальному контакту на числовой и разрядной шинах, в то время как в NAND они расположены последовательно внутри маленьких блоков. Таким образом, NAND память, по сути, упаковывается более плотно, а NOR предоставляет значительно более быстрый произвольный доступ. Так как NOR флэш-память программируется, используя канальную инжекцию горячих электронов, и стирается, используя туннелирование по Фаулеру-Нордхайму [17] то чтение и запись в ней 0.18-0.47 Мб/с и 750-900 мс., соответственно [19-20]. В комбинации из быстрого чтения и медленной записи NOR используется в приложениях, в которых она может служить как программируемая память только для чтения, предоставляя быстрый доступ

к данным, которые изменяются лишь изредка. К примеру, сейчас программный код в сотовых телефонах, компьютерах и других устройствах загружается напрямую с NOR памяти.

В NAND памяти для программирования используется туннелирование по Фаулеру-Нордхайму через канальную область. Очень маленькое значение тока, необходимое для данного процесса, позволяет записывать параллельно сразу многие биты, что в результате дает приемлемую общую скорость записи 8 Мб/с [19]. Появление NAND архитектуры позволило сократить размеры ячейки с 9 - 11 F (F - минимальный топологический размер литографического процесса), как в NOR, примерно до 4 F [21]. Из-за медленной производительности произвольного доступа NAND память лучше всего пригодна для применений в которых в первую очередь необходим доступ блоками, как, например, носители цифровой музыки, фотографий и видео.

Несмотря на коммерческий успех современных устройств флэш-памяти, данная технология обладает рядом недостатков, существенно сдерживающих её дальнейшее развитие. В первую очередь - трудности масштабирования ячеек флэш-памяти. При уменьшении толщины подзатворного диэлектрика он теряет свои функциональные качества, так как значительно возрастает протекающий сквозь него туннельный ток [22]. Другая проблема, связанная с уменьшением плавающего затвора NAND памяти - интерференция [23]. Для эффективного программирования туннелированием пропорции затвора должны сохраняться относительно постоянными, чтобы поддерживать взаимодействие между управляющим и плавающим затворами [17]. Однако, это создает неприемлемую интерференцию между смежными запоминающими устройствами, когда расстояние между числовыми шинами сжимается до 40 нм и менее [24-26]. Таким образом, при масштабах менее 20 нм, современные ячейки флэш-памяти сталкиваются с серьезными фундаментальными и инженерными трудностями [21-22, 24-26].

Механизмы работы ячеек флэш-памяти не позволяют получить устройство памяти с высокой скоростью программирования, доступа, большой плотностью расположения ячеек и в то же время, обладающее произвольным доступом к элементам памяти. NAND флэш-память способна обеспечить высокую скорость программирования и плотность расположения ячеек, однако, она не обладает произвольным доступом к каждому элементу памяти, и высокой скоростью чтения. С другой стороны, NOR флэш-

память обеспечивая произвольный доступ к ячейкам уступает NAND памяти по всем остальным параметрам.

1.1.2 Память со случайным доступом на основе материалов с изменением

фазового состояния

Материалы с изменением фазового состояния обладают уникальной комбинацией свойств, которые делают их возможным кандидатом для создания на их основе ячейки памяти со случайным доступом (PCRAM - Phase Change RAM) [27-28]. К данному классу относятся материалы для которых характерны два фазовых состояния со значительно различающимися свойствами: аморфное и кристаллическое. Например, Ge2Sb2Te5 (GST) или Sb2Te допированный Ag и In (AIST). Эти материалы способны кристаллизоваться менее чем за 100 не, причем неоднократно. Аморфная фаза характеризуется низким оптическим коэффициентом отражения и высоким электрическим сопротивлением, кристаллическая фаза, напротив, проявляет сильное отражение и низкое сопротивление. Отличие величины электрического сопротивления для противоположных фаз может достигать 5-ти порядков. В устройствах электронной памяти процесс фазового перехода происходит под действием джоулева тепла. Под действием импульсов электрического тока различной мощности происходят кристаллизация фазо-меняющегося материала (set операция), при разогреве выше температуры кристаллизации (Tcrys.), или переход материала в аморфное состояние после плавления и последующего быстрого охлаждения (reset операция - более короткого импульса большей мощности). Схематическое изображение ячейки памяти PCRAM и изменение температуры фазоменяющего материала в процессе её работы показаны на рисунке 2.

Критическим свойством фазо-меняющего материала является порог переключения [29-31]. PCRAM память не просто осуществить технологически, так как для достижения требуемой мощности и инициирования кристаллизации материала может потребоваться слишком высокое напряжение. Когда напряжение, приложенное к фазоменяющемуся материалу в аморфном состоянии, выше порогового значения возникают большие электрические поля, сильно увеличивающие электрическую проводимость материала.

(а)

Top electrode

Ш

Phase change

material

/--V

--►жщ

Щш

HeateiSi £

Insulator

Bottom electrode

Programmable region

(b)

ф

3

4-1

S ф a

E

a> h-

_ RESET pulse

'Tmeit

SET pulse

Tcxys

Troom

Time

Рисунок 2 — а) Схематическое изображение ячейки PCRAM. Верхний электрод (top electrode), материал с изменением фазового состояния (phase change material), программируемая область (programmable region), нагреватель (heater), изолятор (insulator), нижний электрод (bottom electrode) b) Изменение температуры внутри ячейки памяти в процессе работы. Импульс стирания (reset pulse), импульс записи (set pulse), температура плавления (Т melt), температура кристаллизации (Т crys), комнатная температура (Тгоот), импульс чтения (read) [27].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кундозерова, Татьяна Валерьевна, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Burr G. W. Overview of candidate device technologies for storage-class memory / G. W. Burr, B. N. Kurdi, J. C. Scott, С. H. Lam, K. Gopalakrishnan, R. S. Shenoy // IBM J. Res. Develop. — 2008. — V. 52. — pp. 449-464.

2. Baek I. G. Highly scalable non-volatile resistive memory using simple binary oxide driven by asymmetric unipolar voltage pulses / I.G. Baek, M. S. Lee, S. Seo, [et. al] // IEDM Tech. Dig. — 2004. — pp. 587-590.

3. Sawa A. Resistive Switching in Transition Metal-Oxide / A.Sawa // Materials Today. — 2008. —V. 11.—pp. 28-36.

4. Huang R. Challenges of 22 nm and beyond CMOS technology / R. Huang, W.U. Hanming, K. JingFeng // Sci. China Ser F - Inf. Sci. — 2009. — V. 52(9). — pp. 1491 -1533.

5. Huang J.J. Flexible One Diode-One Resistor Crossbar Resistive-Switching Memory / J.J. Huang, Т.Н. Hou, C.W. Hsu, Y.M. Tseng, W.H. Chang, W.Y. Jang, and C.H. Linn. // Japanese Journal of Applied Physics. — 2012. — V. 51. — pp. 04DD09-1 - 04DD09-5.

6. Kim S. Resistive switching of aluminum oxide for flexible memory / S.Kim. Y. Kyu Choi // Applied physics letters. — 2008. — V. 92. — pp. 223508-1 - 223508-3.

7. Kim Y.H. Flexible metal-oxide devices made by room-temperature photochemical activation of sol-gel films / Y. H. Kim, J. S. Heo // Nature. — 2012. — V. 489. — pp. 128-132.

8. Sieu D. Adaptive oxide electronics: A review / D.Sieu, H. Ramanathan, S. Ramanathan // J. Appl. Phys. — 2011. — V. 10. — pp. 07110-1 - 07110-20.

9. Seunghyup L. Resistive switching characteristics of ZnO thin film grown on stainless steel for flexible nonvolatile memory devices / L. Seunghyup, K. Heejin, Y. Dong-Jin, S.W. Rhee, and Y. Kijung // Applied physics letters. — 2009. — V. 95. — pp. 262113-1 -262113-3.

10. Seungjae J. Flexible resistive random access memory using solution-processed TiOx with Al top electrode on Ag layer-inserted indium-zinc-tin-oxide-coated polyethersulfone substrate / J. Seungjae, K. Jaemin, S. Sunghoon, [et. al] // Applied physics letters. —

2011. — V. 99. —pp. 142210-1 - 142110-3.

11. Jung Won S. Transparent resistive random access memory and its characteristics for nonvolatile resistive switching // Applied physics Letters / S. Jung Won, J.W. Park, L. Keong Su, Y. J. Hwang, S. J. Kang. —2008. — V.93. — pp. 223505-1 - 223505-3.

12. Karg S.F. Transition-metal-oxide-based resistance-change memories / S.F. Karg, G.I. Meijer, J.G. Bednorz, C.T. Rettner, A.G. Schrott, E.A. Joseph // IBM. J. Res.& Dev. — 2008.—V.52.—№.4/5, —pp.481 -491.

13. Akinaga H. Resistive random access memory (ReRAM) based on metal oxides / H. Akinaga, H. Shima // Proceedings of the IEEE. — 2010. —V. 98. —№12. — pp. 2237 -2249.

14. Waser R. Nanoionics - based resistive switching memories / R. Waser, Aono // Nature Materials. — 2007. — V.6. — pp. 833 - 840.

15. Wong H.S. P. Metall-Oxide RRAM / H.S. P. Wong, H.Y. Lee, S. Yu, [et. al] // Proceedings of the IEEE. — 2012. —V.100. — №6 — pp. 1951 - 1970.

16. Son J. Y. Direct observation of conducting filaments on resistive switching of NiO thin films / J.Y. Son, Y.H. Shin // Applied Physics Letters. — 2008. —V.92. — pp. 222106-1 -222106-3.

17. Campardo G. Special Issue on Flash Technology / G. Campardo, R. Micheloni. // Proc. IEEE. — 2003. — V. 91. —№. 4. pp. 483-488.

18. Пахомов. С. Флэш-память на любой вкус/ С. Пахомов // Компьютер пресс. —2004. http://www.compress.ru/article.aspx?id=12401 &iid=472

19. Toshiba America Electronic Components, Inc. NAND vs. NOR Flash Memory: Technology Overview. http://www.toshiba.com/taec/components/Generic/Memory_Resources/NANDvsNOR.pdf

20. Micron Technology, Inc. NAND Flash 101: An Introduction to NAND Flash and How to Design It in to Your Next Product // Technical Note N. TN-29-19. http://download.micron.com/pdf/technotes/nand/tn2919.pdf

21. International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS. — 2006. http://www.itrs.net/Links/2006Update/2006UpdateFinal.htm

22. International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), ITRS. — 2005.

http://www.itrs.net/reports.html

23. Lee J.D. Effects of Floating - Gate Interference on Nand Flash Memory Cell Operation / J.D. Lee, S.H. Hur, J.D. Choi // IEEE Elect. Dev. Lett. — 2002. — V. 23. — №5. pp. 264-266.

24. Kim K. Future Outlook of NAND Flash Technology for 40nm Node and Beyond / K. Kim, J. Choi // Proceedings of the IEEE. Non-Volatile Semiconductor Memory Workshop, Monterey, CA. — 2006. — pp. 9-11.

25. Lai S. K. Flash Memories: Successes and Challenges / S.K. Lai // IBM J. Res.&Dev. — 2008. — V. 52. — №4/5. — pp.529-535.

26. Kim K. Technology for Sub-50nm DRAM and NAND Flash Manufacturing / K. Kim // Proceedings of the IEEE International Electron Devices Meeting, Washington, DC. — 2005.—pp. 323-326.

27. Wong P. Phase change memory / P. Wong. S. Raoux, S. Kim, J. Liang, J.P. Reifenberg, B. Rajendran, M. Asheghi, K. E. Goodson // Proceedings of IEEE. — 2010. — V.98. — №.12. pp. 1234-1246.

28. Pellizzer F. in Proceedings of the Symposium on VLSI Technology 2006, Honolulu / F. Pellizzer A. Benvenuti, R. Gleixner, [et. al] // IEEE. — 2006. — pp. 122.

29. Pirovano A. Electronic Switching in Phase-Change Memories / A. Pirovano, A. L. Lacaita, A. Benvenuti, F. Pellizzer and R. Bez. // IEEE Trans. Electr. Devices. — 2004. — V. 51,—№3,—pp.452.

30. Adler D. The Mechanism of Threshold Switching in Amorphous Alloys / D. Adler, H. K. Henisch, N. Mot // Rev. Mod. Phys. — 1978. — V. 50. — №2. — pp. 209.

31. Redaelli A. Electronic Switching Effect and Phase-Change Transition in Chalcogenide Materials / A. Redaelli, F. Pirovano,A.L. Pellizzer, D. Lacaita, R. Bez // IEEE Electron Device Lett. — 2004. — V.25—№10. pp. 684.

32. Scott J.F. Ferroelectric memories, J.F. Scott, C.A. Paz-de-Araujo // Science, USA. — 1989. — V. 246. — pp. 1400-5.

33. Sheikholeslami A. A Survey of Circuit Innovations in Ferroelectric Random-access Memories / A. Sheikholeslami, P. G. Gulak // Proc. IEEE. — 2000. — V. 88. — №.5. pp. 667-689.

34. Kato Y. 0.18-lm Nondestructive Readout FeRAM Using Charge Compensation Technique / Y.Kato, T. Yamada, Y. Shimada // IEEE Trans. Elect. Dev. — 2005. — V. 52. — №12. — pp. 2616-2621.

35. Kim K. Integration of Lead Zirconium Titanate Thin Films for High Density Ferroelectric Random Access Memory / K. Kim, S. Lee // J. Appl. Phys. — 2006. — V.100. — №5, pp.051604.

36. Dawber M. Physics of Thin-Film Ferroelectric Oxides / M. Dawber, K. M. Rabe, J. F. Scott // Rev. Mod. Phys. — 2005. — V.77. — №.4. —pp. 1083-1130.

37. Joo H. J. A Novel ATE (Additional Top-Electrode) Scheme for a 1.6 V FRAM Embedded Device at 180 nm Technology / H.J.Joo, S. K. Kang, J. H. Park, [et. al] // Int. Ferro. — 2007. — V.89. — №1. — pp.106-115.

38. Parkin S. Magnetically Engineered Spintronic Sensors and Memory / S. Parkin, X. Jiang, C. Kaiser, A. Panchula, K. Roche, M. Samant // Proc. IEEE. —2003. — V. 91. — № 5. — pp. 661-680.

39. Julliere M. Tunneling Between Ferromagnetic-Films / M. Julliere // Phys. Lett. A. — 1957. —V. 54.—№3.—pp. 225-226.

40. Durlam M. MRAM Memory for Embedded and Stand Alone Systems / M. Durlam, Y. Chung, M. DeHerrera, B. N. Engel, G. Grynkewich, B. Martino, B. Nguyen, J. Salter, P. Shah, and J. M. Slaughter // Proceedings of the IEEE International Conference on Integrated Circuit Design and Technology, Austin. TX. — 2007. — pp. 1-4.

41. Spintronics. // IBM J. Res &Dev. —2006. — V.50. — №1.

42. Simmons J. G. New Conduction and Reversible Memory Phenomena in Thin Insulating Films / J.G. Simmons, R. R. Verderbert // Proc. Roy. Soc. A. — 1967. —V.301. — pp. 77-102.

43. Zhuang W.W. Novel colossal magnetoresistive thin film nonvolatile resistance random access memory (RRAM) / W.W. Zhuang, W.A. Camas. W. Pan. B.D. Ulrich // Electron Devices Meeting. 2002. IEDM'02. International. — pp. 193-196.

44. Baek I.G. Highly scalable nonvolatile resistive memory using simple binary oxide driven by asymmetric unipolar voltage pulses. / I.G. Baek, M.S. Lee, S. Seo, M.J. Lee // Electron Devices Meeting. 2004. IEDM Technical Digest. IEEE International. — pp. 587 - 590.

45. Kinoshita K. Lowering the Switching Current of Resistance Random Access Memory Using a Hetero Junction Structure Consisting of Transition Metal Oxides / K. Kinoshita, T. Tamura, M. Aoki, Y. Sugiyama, H. Tanaka // Jpn.J. Appl. Phys. —2006. —V.5. — pp. L991-L994.

*

46. Lee M.J. Low Temperature Grown Transition Metal Oxide Based Storage Materials and Oxide Transistor for High Density Non-volatile Memory / M.J. Lee, S. I. Kim, C. B. Lee, [et. al] // Adv. Funct. Mater. —2008. —V.18. —pp. 1-7.

47. Fujiwara K. Resistance Switching and Formation of a Conductive Bridge in Metal/Binary Oxide/Metal Structure for Memory Devices / K. Fujiwara, T. Nemoto, M. J. Rozenberg, Y. Nakamura, H. Takagi // Jpn.J. Appl. Phys. — 2008. — V.47. —pp. 6266-6271.

48. Simmons J. G. New Conduction and Reversible Memory Phenomena in Thin Insulating Films / J.G. Simmons, R. R.Verderber // Proc. R. Soc. London. Ser. A. —1967. — V. 301,—pp 77-102.

49. Hickmott T. W. Low - Frequency Negative Resistance in Thin Anodic Oxide Films / T.W. Hickmott // J. Appl. Phys. — 1962. —V. 33. — p. 2669.

50. Gibbons J.F. Switching properties of thin NiO films / J.F. Gibbons, W.E. Beadle // SolidState Electron. — 1964. — V. 7. — pp.785-790.

51. Hiatt W. R. Bistable switching in niobium oxide diodes / W.R. Hiatt, T. W. Hickmott // Appl. Phys. Lett. — 1965. — V. 6. — pp. 106-108.

52. Chih-Yi L. Different Resistive Switching Characteristics of a Cu/Si02/Pt structure / L. Chin-Yi, S. Po-Wei // Japanese Journal of Applied Physics. — 2011. — V.50. — 19.— pp. 091101-091101-4.

53. Chen A. Erasing characteristics of Cu20 metal -insulator-metal resistive switching memory / A.Chen, S. Haddad, Y.C. Wu, T.N. Fang, S.Kaza, Z. Lan // Applied physics letters. —2008. —V.92. —pp. 013503-1 - 013503-3.

54. Seo S. Reproducible resistance switching in polycrystalline NiO films / S. Seo, M. J. Lee, D. H. Seo, [et. al] // Appl. Phys. Lett. — 2004. — V.85. — pp. 5655-5657.

55. Walczyk C. Pulse-induced low-power resistive switching in Hf02 metal-insulator-metal diodes for nonvolatile memory applications / C. Walczyk , Ch. Wenger, R. Sohal, M. [et. al]//Journal of applied physics. —2009.—V. 105. —p. 114103-1 - 114103-6.

_ 56. Govoreanu B. 10 * 10 nm2 Hf/HfOx crossbar resistive RAM with excellent performance, reliability and low-energy operation / B. Govoreanu, G. S. Kar, Y.Y. Chen, [et. al] // Electron Devices Meeting (IEDM). IEEE International 2011. — p. 31.6.1-31.6.4.

57. Chang W. Y. Bipolar resistive switching characteristics of ZnO thin films for nonvolatile memory applications / W. Y Chang, Y. C. Lai, T. B. Wu, [et. al] // Appl. Phys. Lett. — 2008. —V.92. — pp.022110

58. Chen A. Non-volatile resistive switching for advanced memory applications / A. Chen, S. Haddad, Y.-C. Wu, [et. al] // IEEE Int. Electron Devices Meeting. — 2005. — pp.746749.

59. Rohde C. Identification of a determining parameter for resistive switching of Ti02 thin films / C. Rohde, B. J. Choi, D. S. Jeong, S. Choi, J. S. Zhao, and C. S. Hwang // Appl. Phys. Lett. — 2005. — V. 86— pp. 262907.

60. Burr G. W. Overview of candidate device technologies for storage-class memory / G.W Burr, B. N. Kurdi, J. C. Scott, [et. al] // IBM J. Res. Develop. — 2008. —V.52. — p.449-464.

61. Pan F. Nonvolatile resistive switching memories-characteristics, mechanisms and challenges / F. Pan, C. Chen, W. Zhishun, Y. Yuchao, Y. Jing, Z. Fei. // Progress in Natural Science: Materials International. — 2010. —V.20.— pp.01-15.

62. International Technology Roadmap for Semiconductors. 2011. http://www.itrs.net/Links/2011ITRS/Home2011 .htm

63. Georgiou T. Vertical field-effect transistor based on graphene-WS2 heterostructures for flexible and transparent electronics / T. Georgiou, R. Jalil, B.D. Belle // Nature Nanotechnology. — 2012. —V.8. —pp.100-103.

64. Kuribara K. Organic transistors with high thermal stability for medical applications / K. Kuribara, H. Wang, N. Uchiyama // Nature Communications. — 2011. — V.3. — №.723. — pp. 1-15.

65. Koo M. Bendable Inorganic Thin-Film Battery for Fully Flexible Electronic Systems / M. Koo, K.L.J Park, S.H. Lee //Nano Lett. — 2012. — V. 12 (9). — pp. 4810^816.

66. Kim S. Resistive switching of aluminum oxide for flexible memory / S. Kim, Y.K. Choi. // Applied physics letters. — 2008. —V.92. —pp. 223408-1 - 223508-3.

67. Kim Y.H. Flexible metal-oxide devices made by room-temperature photochemical activation of sol-gel films / Y. H.Kim, J.S. Heo // Nature. — 2012. — V.489. —pp. 128132.

68. Lee S. Resistive switching characteristics of ZnO thin film grown on stainless steel for flexible nonvolatile memory devices / S. Lee, H. Kim, D.J. Yun, S.W.Rhee, K. Yong // Applied physics letters. — 2009.— V. 95. pp. 262413-1 - 262113-3.

69. Jung S. Flexible resistive random access memory using solution-processed TiOx with Al top electrode on Ag layer-inserted indium-zinc-tin-oxide-coated polyethersulfone substrate / S. Jung, J. Kong, S. Song, [et. al] // Applied physics letters. — 2011. — V.99. — pp. 142110-1- 142110-3.

70. Ling Q.D. Polymer electronic memories: Materials, devices and mechanisms / Q.D. Ling, D.J. Liaw, C. Zhu, [et. al] // Progress in Polymer Science. — 2008. — V.33. — pp. 917— 978.

71. Kundozerova T. Resistance Switching in Metal Oxide thin Films and its Memory Application / T. Kundozerova, G. Stefanovich // Applied Mechanics and Materials. — 2013. —V. 346.—pp. 29-34.

72. Klein N. // In Advances in Electronics and Electron Physics. — 1969. —V. 26. p. 309424.

73. Fujiwara K. Resistance switching and formation of a conductive bridge in metal/binary

m

oxide/ metal structure for memory devices / K. Fujiwara, T. Nemoto // Jap. Journal of applied physics. — 2008. —V.47. — pp.8.

74. Jung K. Electrically induced conducting nanochannels in an amorphous resistive switching niobium oxide film / K. Jung, Y. Kim, W.J.,Hyunsik, [et. al] // Applied physics letters. — 2010. —V. 97. — pp. 233509-1 233509-3.

75. Toriumi A. The boundary between hard and soft breakdown in ultra thin silicon dioxide films / A. Toriumi, H. Satake // Structure and electronic properties of ultrathin dielectric films on silicon and related structures. D.A. Buchanan Warrendale, Pa.Materials Research Society — 2000. — pp. 323-331.

76. Alam M.A. A Study of Soft and Hard Breakdown—Part I: Analysis of Statistical Percolation Conductance / M.A. Alam, E. Bonnie, P. Weir, J. Silverman // IEEE Transactions on electron device. —2002. —V.49. —№2. —pp. 232 - 239..

77. Massengill L.W. Heavy-Ion-Induced Breakdown in Ultra-Thin Gate Oxides and High-k Dielectrics / L.W. Massengill, В. K. Choi, D. M. Fleetwood // Nuclear science IEEE Transaction. — 2002. —V.48. — pp. 1904 - 1912.

78. Lin H.C. Breakdown models and their evolution in ultrathin gate oxide / H.C. Lin, D.Y Lee, T.Y. Hang // Jpn. J. Appl. Phys. — 2002. — V.41. — pp. 5957 - 5963.

79. Park G.S. Observation of electric-field induced Ni filament channels in polycrystalline NiOx films / G.S. Park, X.S.Li, D.C. Kim, R.J. Jung, M.J. Lee // Appl. Phys. Lett. — 2007. —V.91. — pp. 222103-1 - 222103-222103-3

80. Pergament A. Novel hypostasis of old materials in oxide electronics: metal oxides resistive random access memory application / A. Pergament, G. Stefanovich, A. Velichko, V. Putrolainen, T. Kundozerova, T. Stefanovich // Journal of Characterization and Development of Novel Materials. — 2012. —V.4. — №2. — pp. 83 - 110

81. Walczyk C. Pulse-induced low-power resistive switching in Hf02 metal-insulator-metal diodes for nonvolatile memory applications / C. Walczyk, C. Wenger, R. Sohal, [et. al] // Journal of Applied Physics. — 2009.—1V. 105. —I. 11. — pp. 114103-1- 114103-6.

82. Lee H.Y. Low power and high speed bipolar switching with a thin reactive Ti buffer layer in robust НЮ2 based RRAM / H.Y. Lee, P.S. Chen, T.Y. Wu, Y.S. Chen. // Electron Devices Meeting. 2008. (IEDM 2008) IEEE International. — 2008. — pp. 1-4.

83. Xun C. Forming-free colossal resistive switching effect in rare-earth-oxide Gd203 films for memristor applications / C. Xun, X. Li, X. Gao, [et. al] // Journal of Applied Physics.

— 2009. — V. 106. — I. 7. —pp. 073723-1 - 073723-5.

84. Одынец JI.JI. Физико - химические процессы в анодных оксидных пленках / Л.Л. Одынец, Е. Я. Ханина. — Петрозаводск, 1994. — 58с.

85. Waser. R. Resistive поп-volatile memory devices / R. Waser // Microelectronic Engineering. —2009. — V. 86. — pp. 1925-1928.

86. Schroeder H. Resistive switching and changes in microstructure / H. Schroeder, R. Pandian, J. Miao // Phys. Status Solidi A. — 2011. —V.208. —№2. — pp. 300-316.

87. Dearnaley. G. A model for filament growth and switching in amorphouse oxide films / G. Dearnaley, D. Morgan, A. Stoneham // Journal of non-crystalline solids. — 1970. —V.4.

— pp. 593-612.

88. Ridley. B.K. Specific negative resistance in solids / B.K. Ridley // Proc. Phys. Soc. — 1963. — V.82. — pp. 954 - 966.

89. Chen H. L. Characterization of sputtered NiO thin films / H.L. Chen, Y. M. Lu, W. S. Hwang // Surface & Coatings Technology. — 2005. — V.198. — pp. 138 - 142.

90. Ridley B.K. / Mechanism of electrical breakdown in Si02 films / B.K. Ridley // J. Appl. Phys. —1975. — V.46. —1.3. — pp. 998 - 108.

91. Sato H. Transparent conducting p-type NiO thin films prepared by magnetron sputtering / H. Sato, T. Minami, S. Takata, T. Yamada // Thin Solid Films. — 1993. — V.236. — pp. 27-31.

92. Carslaw H.S. Conduction of Heat in Solid / H.S. Carslaw, J.C. Jaeger. — Oxford, U.P., London, 1959.

93. Alexiades, V. Mathematical Modeling of Melting and Freezing Processes / V. Alexiades, Solomon, A.D.// Hemisphere Publishing Corporation, 199.

94. Atkinson, A. Transport processes during tje growth of oxide films at elevated temperature / A. Atkinson .// Rev. Mod. Phys. — 1985. — V.57. — pp. 437-451..

95. Crank J. The mathematics of diffusion / J. Crank // Clarendon Press Oxford, 1975.

96. Bhat B.N. Thermotransport of silver in liquid gold / B.N. Bhat, R.A. Swalin // Acta Metallurgica. — 1972. —V.20. —1.12. — pp. 1387 - 1396.

97. Mortimer R.G. Elementary transition state theory of the Soret and Dufour effects / R.G. Mortimer, H. Eyring // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1980. — V. 77. — №4. — pp. 1728- 1731.

98. Shim M.T. Diffusion of nickel in nickel oxide // M.T. Shim, W.J. Moore/ // J. Chem. Phys. —1957. —V.26. — №4 — pp. 802-812.

99. Kim. M.G. Study of Transport and Dielectric of Resistive Memory States in NiO Thin Film / M. G. Kim, S. M. Kim, E.J. Choi, [et. al] // Jpn. J. Appl. Phys. — 2005. — V.44. —pp. LI301-LI303

100. Shatzkes M. A model for conductor failure considering diffusion concurrently with electromigration resulting in a current exponent of 2 / M. Shatzkes, J. R. Lloyd // J. Appl. Phys. — 1986. — V.59. — pp. 3890 - 3894.

101. Kim. K.M. Filamentary Resistive Switching Localized at Cathode Interface in NiO thin

film / K.M. Kim, B.J. Choi, S. J. Song, G.H. Kim, C. S. Hwang // Journal of The Electrochemical Society. —2009. — V. 156. — pp. 124-216.

102. Технология тонких пленок справочник. Ред. JI. Майссел, Р. Глэнг // Москва, 1977.

103. Рейкурес П.А. Физические основы пленочной электроники / П.А. Рейкурес, В.А. Лалэко // Петрозаводск 1987.

104. Тутов Е.А. Механизмы токопереноса в структуре Al/ZnO/Si / Е.А. Тутов, Ф.А,Тума, В.И.Кукуев. // Конденсированные среды и межфазные границы. — № 4. — с. 334340.

105. Lee M.J. Elrctrical Manipulation of Nanofilaments in transition - Metal Oxides for Resistance based memory / M.J. Lee, Han, S.H. Jeon, B.H. Park, [et. al] // Nano Lett. — 2009. —V.9. — pp. 1476-1481.

106. Inoue I. H. Nonpolar Resistance Switching of Metal/Binary-Transition-Metal Oxides/Metal Sandwiches: Homogeneous/Inhomogeneous Transition of Current Distribution / I.H. Inoue, S. Yasuda, H. Akinaga, H. Takagi // Phys. Rev. B. — 2008. — V.77. —pp. 3105-1 -31105-8.

107. Yang Y.C. Fully room-temperature-fabricated nonvolatile resistive memory for ultrafast and high-density memory application / Y.C. Yang, F. Pan, Q. Liu // Nano Lett. — 2009. — V. 9(4). — pp. 1636-1643.

108. Sim H. Reproducible resistance switching characteristics of pulsed laser-deposited polycrystalline Nb205 / H. Sim, D. Choi, D. Lee, M. Hasan, С. B. S. Hwang, S. Hwang // Microelectronic Engineering. — 2005. —V. 80. — pp. 2005.

109. Spiga S. Resistance switching in amorphous and crystalline binary oxides grown by electron beam evaporation and atomic layer deposition / S. Spiga, A. Lamperti, C. Wiemer, [et. al] // Microelectronic Engineering. — 2008. —V.85. — pp. 2414 - 2419.

110. Wang S.Y. Improved resistive switching properties of Ti/Zr02/Pt memory devices for RRAM application / S.Y. Wang, C.H. Tsai, D.Y. Lee, C.Y. Lin, C.C. Lin, T.Y. Tseng // Microelectronic Engineering. — 2011. — V. 88. — I. 7. — pp. 1628-1632.

111. Guan W. Nonvolatile resistive switching memory utilizing gold nanocrystals embedded in zirconium oxide / W. Guan, S. Long, R. Jia, M. Liu. // Applied Physics Letters. — 2007.

— V. 91. — pp. 062111-1 - 062111-3.

112. Lee J. Effect of ZrOx/HfQx bilayer structure on switching uniformity and reliability in nonvolatile memory applications / J. Effect, E. Mostafa Bourim, W. Lee, J. Park, M. Jo, S. Jung, J. Shin, H. Hwang // Appl. Phys. Lett. — 2010. — V. 97. — pp. 172105.

113. Liu Q. Resistive switching memory effect of Zr02 films with Zr+ implanted / Q. Liu, W. Gua, S. Long, R. Jia, M. Liu // Applied physics letters. — 2008. — V. 92. — p. 012117-1 -012117-4

114. Lin C.C. Effect of non-lattice oxygen on Zr02-based resistive switching memory /C.C. Lin, Y. Peng Chang, H.B Lin,C.H. Lin//Nanoscale Research Letters—2012.—V.7.— pp.1-6.

115. Wu X. Reproducible unipolar resistance switching in stoichiometric Zr02 films / X. Wu, P. Zhou, J. Li, L. Y. Chen, H. B. Luv // Appl. Phys. Lett. — 2007. — V. 90. — pp. 183507.

116. Liu Q. Unipolar resistive switching of Au+-implanted Zr02 films / Q. Liu, L. Shibing, G. Weihua, Z. Sen, L. Ming, C. Junning // Journal of Semiconductors. — 2009. — V.30. — №.4. — pp. 042001-1 - 042001-4.

117. Lee M.J. A fast, high-endurance and scalable non-volatile memory device made from asymmetric Ta205-jr/Ta02_j: bilayer structures // M.J. Lee, C. B. Lee, D. Lee, [et. al.] // Nature Materials. — 2011. — V.10. —pp. 625-630.

118. Lee A.R. Multi-level resistive switching observations in asymmetric Pt/Ta205-x/Ti0xNy/TiN/Ta205-x/Pt multilayer configurations / A.R. Lee, Y.C. Bae, G.H. Baek, H.S. Im, J. Pyo Hong // Applied Physics Letters. — 2013. —V.103. — 1.6. — pp. 063505-1 -063505-5.

119. Tsuruoka T. Conductance quantization and synaptic behavior in a Ta205-based atomic switch / T. Tsuruoka, T. Hasegawa, K. Terabe, M. Aono // Nanotechnology. — 2012. — V. 23. — pp. 435705-1 - 435705-7.

120. Sakamoto T. Electronic transport in Ta205 resistive switch / T. Sakamoto, K. Lister, N.

Banno // Applied physics letters. — 2007. — V.91. — pp. 092110-1 - 092110-4.

121. Xiliang H. Reversible resistance switching properties in Ti-doped polycrystalline Ta205 thin films / H. Xiliang, X. Li, X. Gao Weidong, Y. R. Yang, X. L. Xun // Appl Phys A. — 2012. —V. 108.—pp. 177-183.

122. Yoo H. K. Conversion from unipolar to bipolar resistance switching by inserting Ta205 layer in Pt/ TaOx / Pt cells / H.K. Yoo, S. B. Lee, J. S. Lee, [et. al.] // Applied physics letters. —2011, —V. 98.- 183507-1 - 183507-3.

123. Cuicui Y.C. Top electrode material related bipolar memory and unipolar threshold resistance switching in amorphous Ta205 films / Y.C. Cuicui, S. C. Liang // Appl Phys A. — 2013. —V. 111. —pp. 1065-1070.

124. Стефанович Г.Б. Переход металл-изолятор в пленочных структурах на основе оксидов переходных металлов / Г.Б. Стефанович // Дисс. докт. физ.-мат. наук. Санкт-Петербург, 1997

125. Одынец JI.JI. Физика окисных пленок. Курс лекций. Часть 1. / Л. Л. Одынец -Петрозаводск, 1979.—35с.

126. Физика Окисных пленок. Межвузовский сборник научных трудов. // Петрозаводск, 1988. — 67с.

127. Руководство к лабораторным работам по курсу: «Физика анодных окисных пленок». Под ред. доц. Одынца Л.Л. // Петрозаводск 1975. — 28с.

128. Matthew J. Interface Stoichiometry and Structure in Anodic Niobium Pentoxide / J. Matthew. O. Dickey, E. Dickey // Microsc. Microanal. — 2008. — V.14. pp. 451^158.

129. Olszta M. Field-Induced Crystallization of Anodized Nb and NbO Electrolytic Capacitors / M. Olszta, J. Sloppy, J. Li, E. C. Dickey // Microsc Microanal. — 2007. —V.13. — pp. 810-811.

130.Habazaki H. Field crystallization of anodic niobia / H. Habazaki, T. Ogasawara, H. Konno,K. [et. al] // Corr Sci. — 2007. — V. 49. — pp. 580-593.

131. Лебедева Т. С. Применение контролируемого анодного окисления для экспресс -

контроля в технологии пленок и тонкопленочных структур / Т.С. Лебедева, П. В. Шпилева, И. Д. Войтович // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. —№5. — с. 42-45.

132. Pringle J.P.S. The anodic oxidation of superimposed niobium and tantalum layers: theory / J.P.S. Pringle // Electrochimica Acta. — 1980. — V.25. — pp. 1423-1437.

133. Yang W.Y. Effect of electrode material on the resistance switching of Cu20 film // W.Y. Yang, S.W. Rhee // Applied physics letters. — 2007. — V. 91. pp. 232907.

134. Russo U. Impact of Electrode Materials on Resistive-Switching Memory Programming / U. Russo, C. Cagli, S. Spiga, E. Cianci, D. Ielmini // IEEE EEE Electron device letters. — 2009. —V. 30. —I. 8. p. 817-819.

135. Lin C.Y. Effect of Top Electrode Material on Resistive Switching Properties of Zr02 Film Memory Devices / C.Y. Lin, C.Y. Wu, C.Y. Wu, T.C. Lee, F.Y. // IEEE EEE Electron device letters. — 2007. — V.28. —1.5. — pp. 366 -368.

136. Ying L. Top electrode effects on resistive switching behavior in CuO thin films // L. Ying, Z. Gaoyang, S. Jian, S. Erfeng, R. Yang // Applied Physics A: Materials Science & Processing. — 2011,— V.104.—pp. 1069.

137. Кузмичев А. И. Магнеторонные распылительные системы. Книга 1. Введение в физику и технику мегнетронного распыления. / А.И, Кузмичев//Киев, 2008.—216 с.

138. Стойнов З.Б Электрохимический импеданс / З.Б. Стойнов, Графов Б.М. // Москва, 1991, — 135с.

139. Буянова Е.С. Импедансная спектроскопия электрических материалов / Е.С, Буянова, Емельянова Ю.В // Учебное пособие. Уральский Государственный университет, 2008. — 87с.

140. Patterson A. L. The Scherrer Formula for I-Ray Particle Size Determination / A. L. Patterson // Physical Review. —1939. —V.56. — pp.13 -28.

141. P. Scherrer // Gottinger Nachrichten Gesell. —1918. —V.2. — pp. 98

142. Clima S. Dielectric Response of Ta205, Nb205, and NbTa05 from First-Principles Investigations / S. Clima, G. Pourtois, A. Hardy, S. Van Elshocht, M. Van Bael // Journal of the Electrochemical Society. —2010. — V.157. — №1. — pp. 20 - 25

143. Одынец JIJI Анодные оксидные пленки / JI.JI. Одынецб В.М, Орлов // Л. 1990.

144. Byung J.C. Study on the resistive switching time of Ti02 thin films/J.C. Byung, S. Choi, K.M. Kim, Y.C. Shin // Applied physics letters. — 2006. —V.89.- 012906-1 - 012906-3.

145. Pinto R. Filamentary switching and memory action in thin anodic films / R. Pinto // Physics letters Physics letters A. — 1971. —V.35. —pp. 155-156.

146. Исаченко В.П, Теплопередача. Изд.З .Учебник для вузов / В.П. Исаченко, В.А, Осипова, А.С, Сукомел. // М. Энергия. 1975. 488с.

147. Sputtering target MOCVD precursor. Catalog 2010 // Toshima Manufactoring Co., LTD. Japan—2010.—pp.14.

148. Самсонов Г.В. Физико-химические свойства окислов / Г.В. Самсонов, А.Л. Борисова, Т.Г. Жидкова, Т.Н. Знатокова, Ю.П. Калошина, А.Ф.Кисилева.// Справочник. «Металлургия». — 1978. — 472с.

149. Морозов К.И. Термодиффузия в дисперсных системах / К.И.Морозов // ЖЭТФ. — 1999.—Т.115,—В.5. —С. 1721 - 1726.

150. Смирнов В. И. Физико - химические основы технологии электронных средств Учебное пособие / В.И. Смирнов. — Ульяновск 2005. — 145с.