【器件论文】射频溅射 Ga₂O₃ 基忆阻器的无成形电阻切换特性

        由韩国产业技术大学的研究团队在学术期刊 Materials Science in Semiconductor Processing 发布了一篇名为Forming-free resistive switching characteristics of RF-sputtered Ga₂O₃-based memristors（射频溅射 Ga₂O₃ 基忆阻器的无成形电阻切换特性）的文章。

摘要

        氧化镓（Ga₂O₃）因其宽带隙和耐缺陷特性，是一种极具前景的非易失性存储器材料。本研究系统地探讨了快速热退火气氛和温度对生长在蓝宝石衬底上的 Pt/Ga₂O₃/Pt 忆阻器的影响。结构和化学分析表明，虽然高温退火能促进溅射 Ga₂O₃ 薄膜的结晶，但退火气氛对缺陷的动力学具有决定性影响。X 射线光电子能谱分析证实，N₂ 退火会增加氧空位浓度，而 O₂ 退火则能抑制空位并恢复 Ga–O 的化学计量键合。这些缺陷对电输运和电阻切换行为产生显著影响。值得注意的是，经 N₂ 退火的忆阻器固有地呈现出由缺陷诱导的低电阻初始状态，该状态可通过初始复位（initial-RESET）过程转变为明确的高电阻状态，从而无需传统的电形成步骤即可实现免成型的忆阻器工作。相比之下，经 O₂ 退火的器件表现出增强的绝缘性能和改进的关态稳定性。开/关比随退火温度系统性增加，在 1000 °C 的 O₂ 退火条件下达到 8.45 × 10⁷，而 N₂ 退火的最佳性能则出现在 800 °C。所有器件均表现出稳定的双极性开关特性，且数据保持能力可达 10⁴ 秒。

DOI：

https://doi.org/10.1016/j.mssp.2026.110648