We report reproducible low bias bipolar resistive switching behavior in p-type SnO thin film devices without extra electroforming steps. The experimental results show a stable resistance ratio of more than 100 times, switching cycling performance up to 180 cycles, and data retention of more than 103 s. The conduction mechanism varied depending on the applied voltage range and resistance state of the device. The memristive switching is shown to originate from a redox phenomenon at the Al/SnO interface, and subsequent formation/rupture of conducting filaments in the bulk of the SnO layer, likely involving oxygen vacancies and Sn interstitials.

1.
D. S.
Jeong
,
R.
Thomas
,
R. S.
Katiyar
,
J. F.
Scott
,
H.
Kohlstedt
,
A.
Petraru
, and
C. S.
Hwang
,
Rep. Prog. Phys.
75
,
076502
(
2012
).
2.
B.
Cho
,
S.
Song
,
Y.
Ji
,
T. W.
Kim
, and
T.
Lee
,
Adv. Funct. Mater.
21
,
2806
(
2011
).
3.
R.
Waser
,
R.
Dittmann
,
G.
Staikov
, and
K.
Szot
,
Adv. Mater.
21
,
2632
(
2009
).
4.
I.
Valov
,
I.
Sapezanskaia
,
A.
Nayak
,
T.
Tsuruoka
,
T.
Bredow
,
T.
Hasegawa
,
G.
Staikov
,
M.
Aono
, and
R.
Waser
,
Nature Mater.
11
,
530
(
2012
).
5.
S.
Yu
,
H.-Y.
Chen
,
B.
Gao
,
J.
Kang
, and
H. S. P.
Wong
,
ACS Nano
7
,
2320
(
2013
).
6.
B.
Cho
,
J. M.
Yun
,
S.
Song
,
Y.
Ji
,
D. Y.
Kim
, and
T.
Lee
,
Adv. Funct. Mater.
21
,
3976
(
2011
).
7.
C.
Mukherjee
,
M. K.
Hota
,
D.
Naskar
,
S. C.
Kundu
, and
C. K.
Maiti
,
Phys. Status Solidi A
210
,
1797
(
2013
).
8.
A.
Chen
,
S.
Haddad
,
Y. C.
Wu
,
Z.
Lan
,
T. N.
Fang
, and
S.
Kaza
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
123517
(
2007
).
9.
Y. S.
Kim
,
J.-S.
Kim
,
J. S.
Choi
,
I. R.
Hwang
,
S. H.
Hong
,
S.-O.
Kang
, and
B. H.
Park
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
192104
(
2011
).
10.
L.
Zhang
,
H. Y.
Xu
,
Z. Q.
Wang
,
H.
Yu
,
X. N.
Zhao
,
J. G.
Ma
, and
Y. C.
Liu
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
093512
(
2014
).
11.
A.
Younis
,
D.
Chu
,
X.
Lin
,
J.
Lee
, and
S.
Li
,
Nanoscale Res. Lett.
8
,
36
(
2013
).
12.
C. W.
Tang
and
S. A. V.
Slyke
,
Appl. Phys. Lett.
51
,
913
(
1987
).
13.
Y.
Ogo
,
H.
Hiramatsu
,
K.
Nomura
,
H.
Yanagi
,
T.
Kamiya
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
App. Phys. Lett.
93
,
032113
(
2008
).
14.
J. A.
Caraveo-Frescas
,
P. K.
Nayak
,
H. A.
Al-Jawhari
,
D. B.
Granato
,
U.
Schwingenschlögl
, and
H. N.
Alshareef
,
ACS Nano
7
,
5160
(
2013
).
15.
A.
Togo
,
F.
Oba
,
I.
Tanaka
, and
K.
Tatsumi
,
Phys. Rev. B
74
,
195128
(
2006
).
16.
J.
Geurts
,
S.
Rau
,
W.
Richter
, and
F. J.
Schitte
,
Thin Solid Films
121
,
217
(
1984
).
17.
M. Z.
Iqbal
,
F.
Wang
,
H.
Zhao
,
M. Y.
Rafique
,
J.
Wang
, and
Q.
Li
,
Scr. Mater.
67
,
665
(
2012
).
18.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4870405 for annealing and electrode effects on RS performance of SnO.
19.
D.
Ielmini
,
C.
Cagli
, and
F.
Nardi
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
063511
(
2009
).
20.
S.
Jung
,
J.
Kong
,
S.
Song
,
K.
Lee
,
T.
Lee
,
H.
Hwang
, and
S.
Jeond
,
J. Electrochem. Soc.
157
,
H1042
(
2010
).
21.
M.
Yang
,
Z. P.
Jian
,
L. Z.
Yu
,
L. Z.
Liang
,
P. X.
Yu
,
L. X.
Jin
,
Z. H.
Wu
, and
C. D.
Min
,
Chin. Phys. B
19
,
037304
(
2010
).
22.
C.
Chen
,
F.
Pan
,
Z. S.
Wang
,
J.
Yang
, and
F.
Zeng
,
J. Appl. Phys.
111
,
013702
(
2012
).
23.
D. D.
Wagman
,
W. H.
Evans
,
V. B.
Parker
,
R. H.
Schumm
,
I.
Halow
,
S. M.
Bailey
,
K. L.
Churney
, and
R. L.
Nuttall
,
J. Phys. Chem. Ref. Data
11
(Suppl.
2
),
127
(
1982
).
24.
Y.
Yang
,
P.
Gao
,
S.
Gaba
,
T.
Chang
,
X.
Pan
, and
W.
Lu
,
Nat. Commun.
3
,
732
(
2012
).
25.
M. K.
Hota
,
M. K.
Bera
,
S.
Verma
, and
C. K.
Maiti
,
Thin Solid Films
520
,
6648
(
2012
).
26.
J. F.
Gibbons
and
W. E.
Beadle
,
Solid-State Electron.
7
,
785
(
1964
).
27.
Z.
Fang
,
H. Y.
Yu
,
J. A.
Chroboczek
,
G.
Ghibaudo
,
J.
Buckley
,
B.
De Salvo
,
X.
Li
, and
D. L.
Kwong
,
IEEE Trans. Electron Devices
59
,
850
(
2012
).
28.
U.
Russo
,
D.
Ielmini
,
C.
Cagli
, and
A. L.
Lacaita
,
IEEE Trans. Electron Devices
56
,
193
(
2009
).
29.
Q. Y.
Zuo
,
S. B.
Long
,
Q.
Liu
,
S.
Zhang
,
Q.
Wang
,
Y. T.
Li
,
Y.
Wang
, and
M.
Liu
,
J. Appl. Phys.
106
,
073724
(
2009
).
30.
L.
Shi
,
D. S.
Shang
,
J. R.
Sun
, and
B. G.
Shen
,
Appl. Phys. Express
2
,
101602
(
2009
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.