【国际论文】双层 β-Ga₂O₃/WO₃ 薄膜忆阻器器件的双极电阻开关行为

        近期，由沙特费萨尔国王大学的研究团队在 Journal of Alloys and Compounds 学术期刊发布了一篇名为 Bipolar resistive switching behavior of bilayer β-Ga₂O₃/WO₃ thin film memristor device（双层 β-Ga₂O₃/WO₃ 薄膜忆阻器器件的双极电阻开关行为）的文章。

摘要

        本文研究了使用电子束蒸发技术沉积的双层  Au/β-Ga₂O₃/WO₃ 薄膜（TF）/Ag 异质结构忆阻器器件的双极电阻开关行为。通过 XRD 和 FESEM 结合 EDS 表征，证实了沉积样品的纯度。从 AFM 分析获得的单层 WO₃ TF 和 Ga₂O₃/WO₃ TF 异质层的均方根粗糙度（RRMS）分别为 4.56 nm 和 2.20 nm。XPS 分析还证实了 WO₃ 样品中存在更多的氧空位。样品的光学测量还显示了 β-Ga₂O₃ TF 的带隙为 ∼ 4.35 eV，WO₃ TF 的带隙为 ∼ 3.66 eV。此外，双层 Au/β-Ga₂O₃/WO₃ TF/Ag 异质结构忆阻器器件表现出双极电阻开关行为，具有良好的电阻比 ∼ 182、300 个循环的耐久性和室温下的 10³ 秒数据保持能力。该器件还产生了 1.17 mW（在 1.74 mA、+0.67 V 时）的低 SET 功率和 2.50 mW（在 7.16 mA、- 0.35 V 时）的低 RESET 功率。对数电流-电压（I-V）关系表明，忆阻器器件的开关行为主要由 LRS 中的欧姆导电以及 HRS 中的 Child 平方定律、TCLC 和欧姆导电主导。具有上述参数，Au/β-Ga₂O₃/WO₃ TF/Ag 忆阻器器件具有未来 RRAM 应用的潜力。

图 1.  使用电子束蒸发技术制备和沉积样品，以及Au/β-Ga₂O₃/WO₃/Ag忆阻器器件结构示意图。

图 2.  显示了 β-Ga₂O₃/WO₃/Ag TF 样品在衍射角 (2θ) 10-80° 范围内记录的 XRD 图样。在 22.70° 处观察到第一个峰，即 (002)，随后在 34.20°、38.10°、44.20°、64.45° 和 77.44°处分别观察到 (220)、(401)、(200)、(403) 和 (311) 峰。(002) 和 (220) 处的衍射峰取向与 WO₃ TF 相关，而 (401) 和 (403) 处的取向则与 β-Ga₂O₃ TF 相对应。(200) 和 (311)处的取向峰与 Ag TF 有关。从这一 XRD 图谱中，我们观察到没有其他不明确的峰值，这证实了我们沉积样品的纯度。