Pulse length and amplitude dependent resistive switching mechanisms in Pt-Pr0.67Ca0.33MnO3-Pt sandwich structures
Pulse length and amplitude dependent resistive switching mechanisms in Pt-Pr0.67Ca0.33MnO3-Pt sandwich structures
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Pt-Pr0 67Ca0 33MnO3-Pt 夹层结构中脉冲长度和幅度相关的电阻开关机制
DOI：
10.1088/1367-2630/17/3/033011
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发表时间：
2015
影响因子：
3.3
通讯作者：
M. Kamlah
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
M. Scherff;B.-U. Meyer;J. Hoffmann;Ch. Jooss;M. Feuchter;M. Kamlah
我们在此报告了基于脉冲电输运测量的Pt-Pr 0.67 Ca 0.33 MnO 3-Pt夹层结构中存在两种不同的非易失性电阻开关机制。作为脉冲长度、幅度和温度的函数，器件表现出两种不同的开关状态。第一种是正开关（PS），在U≈0.5-1.2 V、脉冲长度t p≈10−7 s的电压范围内，在顶电极的正偏压下形成高阻状态（HRS）。此外，我们观察到U> 1 V和t p≈10−3 s时的负开关（NS）交叉。在这里，HRS在负偏压施加于顶部电极时演变。我们提供了强有力的证据表明，这两种开关机制都发生在Pr 0.67 Ca 0.33 mno3和顶部电极之间的界面上。基于电脉冲期间温度演变的有限元模拟，我们发现焦耳加热的开始是PS状态的特征，而在NS过程中温度会急剧升高几百开尔文。根据观察到的PS和NS的不同时间尺度、脉冲幅度和温度依赖性，我们提出了两种不同的开关机制：PS与金属电极界面处快速、短程的氧交换和NS在整个PCMO膜中缓慢、长距离的氧再分配。
We report here on the presence of two different nonvolatile resistive switching mechanisms in Pt-Pr 0.67 Ca 0.33 MnO 3-Pt sandwich structures based on pulsed electrical transport measurements. As a function of pulse length, amplitude and temperature, the devices show two different switching regimes. The first is positive switching (PS) where a high resistance state (HRS) evolves at positive bias at the top electrode in the voltage range of U≈ 0.5–1.2 V and pulse lengths t p≈ 10− 7 s. In addition, we observe a cross over to negative switching (NS) for U> 1 V and t p≈ 10− 3 s. Here, the HRS evolves at negative bias applied at the top electrode. We present strong evidence that both switching mechanisms take place at the interface between Pr 0.67 Ca 0.33 MnO 3 and the top electrode. Based on finite element simulations of the temperature evolution during the electrical pulses, we show that the onset of Joule heating is characteristic of the PS regime, whereas drastic temperature increases of several hundred Kelvin evolve during NS. Based on the observed different timescales, pulse amplitudes and temperature dependences of PS and NS, respectively, we suggest that two different switching mechanisms are involved: a fast, short range exchange of oxygen at the interface with the metallic electrode for PS and a slower, long range redistribution of oxygen in the entire PCMO film for the NS.
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