Resistive-switching and current conduction mechanisms have been studied in TiN/Ti/TiOx/HfOx/TiN resistive-switching random access memories (RRAMs). From I-V characteristics and temperature measurement, thermionic emission is found to be the most appropriate mechanism representing the dominant current conduction in all the bias regions and resistance states. Low-frequency noise power spectrum is measured to analyze accurately the conduction mechanism, which corroborates the thermionic-emission. Also, using the migration of oxygen ions depending on the polarity of the applied field, we propose the resistive-switching model of a double-layered RRAM to explain the unique resistive-switching characteristics.

1.
K. M.
Kim
,
S. J.
Song
,
G. H.
Kim
,
J. Y.
Seok
,
M. H.
Lee
,
J. H.
Yoon
,
J.
Park
, and
C. S.
Hwang
,
Adv. Funct. Mater.
21
,
1587
(
2011
).
2.
R.
Waser
,
R.
Dittmann
,
G.
Staikov
, and
K.
Szot
,
Adv. Mater.
21
,
2632
(
2009
).
3.
S.
Seo
,
M. J.
Lee
,
D. H.
Seo
,
E. J.
Jeoung
,
D.-S.
Suh
,
Y. S.
Joung
,
I. K.
Yoo
,
I. R.
Hwang
,
S. H.
Kim
,
I. S.
Byun
,
J.-S.
Kim
,
J. S.
Choi
, and
B. H.
Park
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
5655
(
2004
).
4.
B. M.
Köpe
,
M.
Tendulkar
,
S. G.
Park
,
H. D.
Lee
, and
Y.
Nishi
,
Nanotechnology
,
22
,
254029
(
2011
).
5.
T. H.
Hou
,
K. L.
Lin
,
J.
Shieh
,
J. H.
Lin
,
C. T.
Chou
, and
Y. J.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
103511
(
2011
).
6.
J. K.
Lee
,
H. Y.
Jeong
,
I. T.
Cho
,
J. Y.
Lee
,
S. Y.
Choi
,
H. I.
Kwon
, and
J. H.
Lee
,
IEEE Electron Device Lett.
31
,
603
(
2010
).
7.
S.
Yu
,
X.
Guan
, and
H.-S. P.
Wong
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
063507
(
2011
).
8.
H.
Choi
,
J.
Yi
,
S.
Hwang
,
S.
Lee
,
S.
Song
,
S.
Lee
,
J.
Lee
,
D.
Son
,
J.
Park
,
S. J.
Kim
,
J. Y.
Kim
,
S.
Lee
,
J.
Moon
,
C.
Kim
,
J.
Park
,
M.
Joo
,
J.
Roh
,
S.
Park
,
S. W.
Chung
,
J.
Rhee
, and
S. J.
Hong
,
IEEE International Memory Workshop
2011
,
1
.
9.
J.
Yi
,
H.
Choi
,
S.
Lee
,
J.
Lee
,
D.
Son
,
S.
Lee
,
S.
Hwang
,
S.
Song
,
J.
Park
,
S.
Kim
,
W.
Kim
,
J. Y.
Kim
,
S.
Lee
,
J.
Moon
,
J.
You
,
M.
Joo
,
J.
Roh
,
S.
Park
,
S. W.
Chung
,
J.
Lee
,
S. J.
Hong
,
Dig. Tech. Pap. – Symp. VLSI Technol.
2011
,
48
.
10.
M. N.
Kozicki
,
M.
Park
, and
M.
Mitkova
,
IEEE Trans. Nanotechnol.
4
,
331
(
2005
).
11.
H. Y.
Lee
,
P. S.
Chen
,
T. Y.
Wu
,
C. C.
Wang
,
P. J.
Tzeng
,
C. H.
Lin
,
F.
Chen
,
M. J.
Tsai
, and
C.
Lien
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
142911
(
2008
).
12.
S. M.
Sze
and
K. K.
Ng
,
Physics of Semiconductor Devices
, 3rd ed. (
Wiley
,
Canada
,
2006
).
13.
Y. P.
Gong
,
A. D.
Li
,
X.
Qian
,
C.
Zhao
, and
D.
Wu
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
42
,
015405
(
2009
).
14.
J.
Park
,
S.
Jung
,
J.
Lee
,
W.
Lee
,
S.
Kim
,
J.
Shin
, and
H.
Hwang
,
Microelectron. Eng.
88
,
1136
(
2011
).
15.
C. H.
Park
and
J.-H.
Lee
,
Solid-State Electron.
69
,
85
(
2012
).
16.
J.
Park
,
K. P.
Biju
,
S.
Jung
,
W.
Lee
,
J.
Lee
,
S.
Kim
,
S.
Park
,
J.
Shin
, and
H.
Hwang
,
IEEE Electron Device Lett.
32
,
476
(
2011
).
17.
J.
Robertson
,
Eur. Phys. J.: Appl. Phys.
28
,
265
(
2004
).
18.
S. S.
Ang
,
J. Electron. Mater.
17
,
95
(
1988
).
19.
A. C.
Arango
,
P. J.
Brock
, and
S. A.
Carter
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
1698
(
1999
).
20.
W.
Zheng
,
K. H.
Bowen
,
J.
Li
,
I.
Dąbkowska
, and
M.
Gutowski
,
J. Phys. Chem. A
109
,
11521
(
2005
).
21.
T. L.
Duan
,
H. Y.
Yu
,
L.
Wu
,
Z. R.
Wang
,
Y. L.
Foo
, and
J. S.
Pan
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
012902
(
2011
).
22.
M.
Kouda
,
N.
Umezawa
,
K.
Kakushima
,
H.
Nohira
,
P.
Ahmet
,
K.
Shiraishi
,
T.
Chikyow
,
K.
Yamada
, and
H.
Iwai
,
Dig. Tech. Pap. – Symp. VLSI Technol.
2009
,
200
.
You do not currently have access to this content.