In Situ Control of Oxygen Vacancies in TaOx Thin Films via Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition for Resistive Switching Memory Applications

材料科学 原子层沉积 X射线光电子能谱 分析化学(期刊) 氧气 化学计量学 电阻随机存取存储器 薄膜 纳米技术 化学工程 电极 化学 物理化学 有机化学 色谱法 工程类
作者
Konstantin Egorov,Dmitry S. Kuzmichev,P. S. Chizhov,Yu. Yu. Lebedinskiǐ,Cheol Seong Hwang,Andrey M. Markeev
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:9 (15): 13286-13292 被引量:51
标识
DOI:10.1021/acsami.7b00778
摘要

The plasma-enhanced atomic layer deposition (PEALD) process using Ta(OC2H5)5 as a Ta precursor and plasma-activated hydrogen as a reactant for the deposition of TaOx films with a controllable concentration of oxygen vacancies (VO) is reported herein. The VO concentration control was achieved by varying the hydrogen volume fraction of the hydrogen–argon mixture in the plasma, allowing the control of the leakage current density in the tantalum oxide films within the range of 5 orders of magnitude compared with the Ta2O5 film grown via thermal ALD using the identical Ta precursor and H2O. Temperature-dependent current–voltage measurements combined with Poole-Frenkel emission modeling demonstrated that the bulk trap depth decreases with the increasing hydrogen volume fraction, which could be attributed to the increase of the VO concentration. The possible chemical change in the PEALD TaOx films grown under different hydrogen volume fractions was confirmed by the in situ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements of the Ta 4f core and valence band spectra. The comparison of the XPS-measured nonstoichiometry and the secondary ion mass spectrometry analysis of the hydrogen content allowed this study to conclude that the nonstoichiometry is largely related to the formation of Ta–VO sites rather than of Ta–H sites. Such oxygen-deficient TaOx layers were studied for application as an oxygen-deficient layer in a resistance switching random access memory stack (Ta2O5/TaOx) where the actual switching occurred within the stoichiometric Ta2O5 layer. The bilayer memory stack showed reliable resistance switching up to ∼106 switching cycles, whereas the single-layer Ta2O5 memory showed only several hundred switching cycles.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
动听衬衫发布了新的文献求助10
1秒前
ws_WS_完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
wyyt完成签到,获得积分10
2秒前
烨然发布了新的文献求助10
2秒前
yangshu发布了新的文献求助10
3秒前
给我嘉晚饭完成签到 ,获得积分10
3秒前
晨屿完成签到,获得积分10
3秒前
很美味完成签到,获得积分20
3秒前
完美的香芦完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
季宇完成签到,获得积分10
4秒前
sos完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
zmz发布了新的文献求助10
5秒前
张锐斌发布了新的文献求助10
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
爱听歌安彤完成签到,获得积分10
6秒前
lxt完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
aaa完成签到,获得积分10
6秒前
xixixi完成签到,获得积分10
6秒前
Akim应助Fezco采纳,获得10
6秒前
sisi完成签到,获得积分10
6秒前
lyy发布了新的文献求助10
6秒前
时冬冬应助daiduo采纳,获得20
7秒前
小徐801完成签到,获得积分10
7秒前
yszyy23完成签到,获得积分10
7秒前
善学以致用应助yangshu采纳,获得10
7秒前
自信的寄凡完成签到 ,获得积分20
8秒前
朴素臻完成签到,获得积分10
8秒前
可爱的小树苗完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
yeguo完成签到,获得积分10
9秒前
kenny完成签到,获得积分10
9秒前
轻舟空渡完成签到,获得积分10
9秒前
Mandy发布了新的文献求助10
9秒前
叶远望完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] | NHBS Field Guides & Natural History 1500
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
Brittle fracture in welded ships 1000
Metagames: Games about Games 700
King Tyrant 680
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5573926
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4660203
关于积分的说明 14728382
捐赠科研通 4599980
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2524638
邀请新用户注册赠送积分活动 1494989
关于科研通互助平台的介绍 1465005