The surface effects of ZnO-based resistive random-access memory (ReRAM) were investigated using various electrodes. Pt electrodes were found to have better performance in terms of the device's switching functionality. A thermodynamic model of the oxygen chemisorption process was proposed to explain this electrode-dependent switching behavior. The temperature-dependent switching voltage demonstrates that the ReRAM devices fabricated with Pt electrodes have a lower activation energy for the chemisorption process, resulting in a better resistive switching performance. These findings provide an in-depth understanding of electrode-dependent switching behaviors and can serve as design guidelines for future ReRAM devices.
References
1.
C. Y.
Chen
, J. R. D.
Retamal
, I. W.
Wu
, D. H.
Lien
, M. W.
Chen
, Y.
Ding
, Y. L.
Chueh
, C. I.
Wu
, and J. H.
He
, ACS Nano
6
, 9366
(2012
).2.
T. H.
Huang
, P. K.
Yang
, W. Y.
Chang
, J. F.
Chien
, C. F.
Kang
, M. J.
Chen
, and J. H.
He
, J. Mater. Chem. C
1
, 7593
(2013
).3.
W. Y.
Chang
, C. A.
Lin
, J. H.
He
, and T. B.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
96
, 242109
(2010
).4.
C. H.
Huang
, J. S.
Huang
, S. M.
Lin
, W. Y.
Chang
, J. H.
He
, and Y. L.
Chueh
, ACS Nano
6
, 8407
(2012
).5.
J. W.
Seo
, J. W.
Park
, K. S.
Lim
, J. H.
Yang
, and S. J.
Kang
, Appl. Phys. Lett.
93
, 223505
(2008
).6.
R.
Waser
, R.
Dittmann
, G.
Staikov
, and K.
Szot
, Adv. Mater.
21
, 2632
(2009
).7.
P. K.
Yang
, W. Y.
Chang
, P. Y.
Teng
, S. F.
Jeng
, S. J.
Lin
, P. W.
Chiu
, and J. H.
He
, Proc. IEEE
101
, 1732
(2013
).8.
J. J.
Ke
, Z. J.
Liu
, C. F.
Kang
, S. J.
Lin
, and J. H.
He
, Appl. Phys. Lett.
99
, 192106
(2011
).9.
T. H.
Huang
, P. K.
Yang
, D. H.
Lien
, C. F.
Kang
, M. L.
Tsai
, Y. L.
Chueh
, and J. H.
He
, Sci. Rep.
4
, 4402
(2014
).10.
H.
Peng
, G.
Li
, J.
Ye
, Z.
Wei
, Z.
Zhang
, D.
Wang
, G.
Xing
, and T.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
96
, 192113
(2010
).11.
W. H.
Xue
, W.
Xiao
, J.
Shang
, X. X.
Chen
, X. J.
Zhu
, L.
Pan
, H. W.
Tan
, W. B.
Zhang
, Z. H.
Ji
, G.
Liu
, X. H.
Xu
, J.
Ding
, and R. W.
Li
, Nanotechnology
25
, 425204
(2014
).12.
Y.
Han
, K.
Cho
, S.
Park
, and S.
Kim
, Trans. Electr. Electron. Mater.
15
, 24
(2014
).13.
C. Y.
Lin
, C. Y.
Wu
, C. Y.
Wu
, T. C.
Lee
, F. L.
Yang
, C.
Hu
, and T. Y.
Tseng
, IEEE Electron Device Lett.
28
, 366
(2007
).14.
C. B.
Lee
, B. S.
Kang
, A.
Benayad
, M. J.
Lee
, S. E.
Ahn
, K. H.
Kim
, G.
Stefanovich
, Y.
Park
, and I. K.
Yoo
, Appl. Phys. Lett.
93
, 042115
(2008
).15.
Z. J.
Liu
, J. C.
Chou
, S. Y.
Wei
, J. Y.
Gan
, and T. R.
Yew
, IEEE Electron Device Lett.
32
, 1728
(2011
).16.
W. M.
Haynes
, CRC Handbook of Chemistry and Physics
, 96th ed. (CRC
, Boca Raton, FL
, 2015–2016
), pp. 12
–124
.17.
D. H.
Lien
, J. R. D.
Retamal
, J. J.
Ke
, C. F.
Kang
, and J. H.
He
, Nanoscale
7
, 19874
(2015
).18.
C. Y.
Chen
, M. W.
Chen
, J. J.
Ke
, C. A.
Lin
, J. R.
Retamal
, and J. H.
He
, Pure Appl. Chem.
82
, 2055
(2010
).19.
J. J.
Ke
, K.
Namura
, J. R.
Retamal
, C. H.
Ho
, H.
Minamitake
, T. C.
Wei
, D. S.
Tsai
, C. H.
Lin
, M.
Suzuki
, and J. H.
He
, IEEE Electron Device Lett.
36
, 1307
(2015
).20.
M. K.
Lee
and H. F.
Tu
, J. Electrochem. Soc.
155
, D758
(2008
).21.
L. C.
Tien
, P. W.
Sadik
, D. P.
Norton
, L. F.
Voss
, S. J.
Pearton
, H. T.
Wang
, B. S.
Kang
, F.
Ren
, J.
Jun
, and J.
Lin
, Appl. Phys. Lett.
87
, 222106
(2005
).22.
N.
Hongsith
, C.
Viriyaworasakul
, P.
Mangkorntong
, N.
Mangkorntong
, and S.
Choopun
, Ceram. Int.
34
, 823
(2008
).23.
B. S.
Kang
, S.
Kim
, F.
Ren
, K.
Ip
, Y. W.
Heo
, B. P.
Gila
, C. R.
Abernathy
, D. P.
Norton
, and S. J.
Pearton
, Appl. Phys. A
80
, 259
(2005
).24.
L.
Goux
, P.
Czarnecki
, Y. Y.
Chen
, L.
Pantisano
, X. P.
Wang
, R.
Degraeve
, B.
Govoreanu
, M.
Jurczak
, D.
Wouters
, and L.
Altimime
, Appl. Phys. Lett.
97
, 243509
(2010
).25.
J. K.
Jeong
, H. W.
Yang
, J. H.
Jeong
, Y. G.
Mo
, and H. D.
Kim
, Appl. Phys. Lett.
93
, 123508
(2008
).26.
S. A.
Hoenig
and J. R.
Lane
, Surf. Sci.
11
, 163
(1968
).27.
D.
Zhang
, Mater. Chem. Phys.
45
, 248
(1996
).28.
B.
Gao
, J. F.
Kang
, H. W.
Zhang
, B.
Sun
, B.
Chen
, L. F.
Liu
, X. Y.
Liu
, R. Q.
Han
, and Y. Y.
Wang
, in Proceedings of the European Solid-State Device Research Conference
(2010
), p. 392
.29.
Y. C.
Chen
, T. C.
Chang
, H. W.
Li
, S. C.
Chen
, J.
Lu
, W. F.
Chung
, Y. H.
Tai
, and T. Y.
Tseng
, Appl. Phys. Lett.
96
, 262104
(2010
).© 2016 Author(s).
2016
Author(s)
You do not currently have access to this content.
