Analiza efektu przełączania rezystancji w strukturach cienkowarstwowych z różnym profilem składu materiałowego

• Autorzy: Kotwica Tomasz , Domaradzki Jarosław , Kaczmarek Danuta , Rogala Jacek , Strzyżewski Maciej

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2019.7.4

Warianty tytułu

EN

Analysis of resistive switching effect in thin-film structures with different profiles of material compositions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niniejsza praca przedstawia wyniki badań elektrycznych oraz strukturalnych cienkich warstw (Ti-Cu)Ox wytworzonych metodą rozpylania magnetronowego z zaprogramowanym profilem rozkładu pierwiastków. Wytworzenie cienkich warstw zaplanowano tak, aby uzyskać gradientową zmianę koncentracji miedzi w funkcji grubości osadzonej warstwy o zadanym kształcie. Analiza składu materiałowego wykazała, że wytworzone warstwy posiadały podobny skład materiałowy wynoszący odpowiednio (Ti₅₂Cu₄₈)Ox oraz (Ti₄₈Cu₅₂)Ox oraz posiadały zadany kształt profilu rozkładu miedzi. Przeprowadzone analizy przekroi struktur wykonane za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego potwierdziły uzyskanie zarówno gradientu rozkładu miedzi o kształcie litery V, jak i gradientu rozkładu miedzi o kształcie litery U w całej objętości cienkiej warstwy. Badania elektryczne wykazały, że mimo podobnego składu materiałowego wytworzonych cienkich warstw, uzyskano różne przebiegi charakterystyk prądowo-napięciowych, a więc możliwe jest sterowanie typem efektu przełączania rezystancji przez zadanie określonego profilu rozkładu pierwiastków w danej strukturze.

EN

The present paper shows the results of electrical properties along with the investigations of the structure of the (Ti-Cu)Ox thin films layers fabricated by the magnetron sputtering. Thin films were prepared in order to achieve gradient change of the cooper concentration in the function of the thickness of the deposited layers with programmed shape of elemental profiles. Analysis of the material compositions showed, that deposited films have similar material composition respectively, (Ti₅₂Cu₄₈)Ox and (Ti₄₈Cu₅₂)Ox with programmed specific shape of the elements gradient profile. Conducted analysis of the films with the help of transmission electron microscope proved the V-shape and the U-shape gradient distribution of the cooper across the thin films. Electrical measurements have shown that despite similar material composition of the fabricated thin films, different waveforms of current-voltage characteristics were obtained, leading to the statement that it is possible to control the type of mechanism of the resistive switching effect by programming a specific distribution profile of elements in a given structure.

Słowa kluczowe

PL

cienka warstwa; tlenek miedzi; tlenek tytanu; rozkład gradientowy; właściwości elektryczne

EN

thin film; copper oxide; titanium oxide; gradient distribution; electrical properties

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 60, nr 7
• Strony: 14--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kotwica Tomasz

• Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Politechnika Wrocławska, Wrocław

autor

Domaradzki Jarosław

• Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Politechnika Wrocławska, Wrocław

autor

Kaczmarek Danuta

• Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Politechnika Wrocławska, Wrocław

autor

Rogala Jacek

• Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Politechnika Wrocławska, Wrocław

autor

Strzyżewski Maciej

• Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Politechnika Wrocławska, Wrocław

Bibliografia

• [1] Udupa G., Shrikantha Rao S., Gangadharan K.V., (2014) Functionally graded Composite materials: An overview, Procedia Materials Science 5, 1291-1299.
• [2] Chmielewski M., Pietrzak K., (2016) Metal-ceramic functionally graded materials - manufacturing, characterization, application, Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences 64(1), 151-160.
• [3] Kelly P. J., Arnell R. D., (2000) Magnetron sputtering: a review of recent developments and applications, Vaccum, vol. 56 (3), 159-172.
• [4] Adamiak B. i in.: (2009) Magnetron Sputtering System with Multi-targets for Multilayers Deposition, 2009 International Students and Young Scientists Workshop "Photonics and Micorsystems“, Wernigerode, Germany, 20097-20099.
• [5] Raman P. i in.: (2015) High power pulsed magnetron sputtering: A method to increase deposition rate, Journal of Vacuum Science & Technology A 33 (031304).
• [6] Mazur M. i in: (2018) Investigations of elemental composition and structure evolution in (Ti,Cu)-oxide gradient thin films prepared using (multi)magnetron co-sputtering, Surface & Coatings Technology 334, 150-157.
• [7] Safeen K. i in.: (2018) Influence of intrinsic defects on the electrical and optical properties of TiO2:Nb films sputtered at room temperature, Thin Solid Films 645, 173-179.
• [8] Schmidt H. i in.: (2006) Application of spray techniques for new photocatalytic gradient coatings on plastics, Thin Solid Films 502, 132-137.
• [9] Domaradzki J. i in.: (2018) Memristive properties of transparent oxide semiconducting (Ti,Cu)Ox-gradient thin film, Semiconductor Science and Technology 33 (015002).
• [10] Domaradzki J., Michał M., Kotwica T., (2018) Analysis of memristor- like behaviors in Au/Ti52Cu48Ox/TiAlV structure with gradient elements distribution, Materials Science in Semiconductor Processing 87, 167-173.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

2. Praca naukowa finansowana ze środków NCN w ramach projektu 2018/29/B/ST8/00548 oraz ze środków na działalność statutową Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego w latach 2018-2019, zlec. nr 0401/0130/18 oraz zlec. 0402/0062/18.