Nanowire (NW)-based resistive switching device offers an ideal platform to develop a nanoscale-memristive device for next-generation memory and computing. The present study developed a p-type hydrogen-treated CuO NW memory device by using hydrogen annealing. The hydrogen-treated CuO NW, which is mainly composed of Cu2O, exhibited a resistive switching non-volatile memory effect and demonstrated low electric-field device operation with ∼3 × 106 V/m and high ON/OFF ratio up to 107. The hole conduction path formation/rapture mechanism based on the redox reaction of CuO was proposed as a resistive switching mechanism.

1.
R.
Waser
and
M.
Aono
,
Nat. Mater.
6
,
833
(
2007
).
2.
J. J.
Yang
,
D. B.
Strukov
, and
D. R.
Stewart
,
Nat. Nanotechnol.
8
,
13
(
2013
).
3.
R.
Waser
,
R.
Dittmann
,
G.
Staikov
, and
K.
Szot
,
Adv. Mater.
21
,
2632
(
2009
).
4.
M.
Lanza
,
H.-S. P.
Wong
,
E.
Pop
,
D.
Ielmini
,
D.
Strukov
,
B. C.
Regan
,
L.
Larcher
,
M. A.
Villena
,
J. J.
Yang
,
L.
Goux
,
A.
Belmonte
,
Y.
Yang
,
F. M.
Puglisi
,
J.
Kang
,
B.
Magyari-Köpe
,
E.
Yalon
,
A.
Kenyon
,
M.
Buckwell
,
A.
Mehonic
,
A.
Shluger
,
H.
Li
,
T.-H.
Hou
,
B.
Hudec
,
D.
Akinwande
,
R.
Ge
,
S.
Ambrogio
,
J. B.
Roldan
,
E.
Miranda
,
J.
Suñe
,
K. L.
Pey
,
X.
Wu
,
N.
Raghavan
,
E.
Wu
,
W. D.
Lu
,
G.
Navarro
,
W.
Zhang
,
H.
Wu
,
R.
Li
,
A.
Holleitner
,
U.
Wurstbauer
,
M. C.
Lemme
,
M.
Liu
,
S.
Long
,
Q.
Liu
,
H.
Lv
,
A.
Padovani
,
P.
Pavan
,
I.
Valov
,
X.
Jing
,
T.
Han
,
K.
Zhu
,
S.
Chen
,
F.
Hui
, and
Y.
Shi
,
Adv. Electron. Mater.
5
,
1800143
(
2019
).
5.
X.
Zhu
,
S. H.
Lee
, and
W. D.
Lu
,
Adv. Electron. Mater.
5
,
1900184
(
2019
).
6.
Y.
Li
,
S.
Long
,
Q.
Liu
,
H.
Lv
, and
M.
Liu
,
Small
13
,
1604306
(
2017
).
7.
Y.
Li
,
F.
Qian
,
J.
Xiang
, and
C. M.
Lieber
,
Mater. Today
9
,
18
(
2006
).
8.
D.
Ielmini
,
C.
Cagli
,
F.
Nardi
, and
Y.
Zhang
,
J. Physics D: Appl. Phys.
46
,
074006
(
2013
).
9.
G.
Milano
,
S.
Porro
,
I.
Valov
, and
C.
Ricciardi
,
Adv. Electron. Mater.
5
,
1800909
(
2019
).
10.
W.
Wu
and
Z. L.
Wang
,
Nano Lett.
11
,
2779
(
2011
).
11.
A.
Younis
,
D.
Chu
,
X.
Lin
,
J.
Yi
,
F.
Dang
, and
S.
Li
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
5
,
2249
(
2013
).
12.
J.
Park
,
S.
Lee
,
J.
Lee
, and
K.
Yong
,
Adv. Mater.
25
,
6423
(
2013
).
13.
R.
Zhang
,
W.
Pang
,
Z.
Feng
,
X.
Chen
,
Y.
Chen
,
Q.
Zhang
,
H.
Zhang
,
C.
Sun
,
J. J.
Yang
, and
D.
Zhang
,
Sens. Actuators, B
238
,
357
(
2017
).
14.
S. I.
Kim
,
J. H.
Lee
,
Y. W.
Chang
,
S. S.
Hwang
, and
K.-H.
Yoo
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
033503
(
2008
).
15.
K.
Nagashima
,
T.
Yanagida
,
K.
Oka
,
M.
Taniguchi
,
T.
Kawai
,
J.-S.
Kim
, and
B. H.
Park
,
Nano Lett.
10
,
1359
(
2010
).
16.
Y.
Chiang
,
W.
Chang
,
C.
Ho
,
C.
Chen
,
S.
Lin
,
T.
Wu
, and
J.
He
,
IEEE Trans. Electron Devices
58
,
1735
(
2011
).
17.
C.-H.
Huang
,
T.-S.
Chou
,
J.-S.
Huang
,
S.-M.
Lin
, and
Y.-L.
Chueh
,
Sci. Rep.
7
,
2066
(
2017
).
18.
J. Y.
Kim
,
J. A.
Rodriguez
,
J. C.
Hanson
,
A. I.
Frenkel
, and
P. L.
Lee
,
J. Am. Chem. Soc.
125
,
10684
(
2003
).
19.
K.-D.
Liang
,
C.-H.
Huang
,
C.-C.
Lai
,
J.-S.
Huang
,
H.-W.
Tsai
,
Y.-C.
Wang
,
Y.-C.
Shih
,
M.-T.
Chang
,
S.-C.
Lo
, and
Y.-L.
Chueh
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
6
,
16537
(
2014
).
20.
Y.-S.
Hong
,
J.-Y.
Chen
,
C.-W.
Huang
,
C.-H.
Chiu
,
Y.-T.
Huang
,
T. K.
Huang
,
R. S.
He
, and
W.-W.
Wu
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
173103
(
2015
).
21.
C.-H.
Huang
,
K.
Matsuzaki
, and
K.
Nomura
,
Appl. Phys. Lett.
116
,
023503
(
2020
).
22.
X.
Jiang
,
T.
Herricks
, and
Y.
Xia
,
Nano Lett.
2
,
1333
(
2002
).
23.
L.
Xiang
,
J.
Guo
,
C.
Wu
,
M.
Cai
,
X.
Zhou
, and
N.
Zhang
,
J. Mater. Res.
33
,
2264
(
2018
).
24.
K. M.
Kim
,
D. S.
Jeong
, and
C. S.
Hwang
,
Nanotechnology
22
,
254002
(
2011
).
25.
K.
Oka
,
T.
Yanagida
,
K.
Nagashima
,
T.
Kawai
,
J.-S.
Kim
, and
B. H.
Park
,
J. Am. Chem. Soc.
132
,
6634
(
2010
).
26.
K.
Nagashima
,
T.
Yanagida
,
K.
Oka
,
M.
Kanai
,
A.
Klamchuen
,
J.-S.
Kim
,
B. H.
Park
, and
T.
Kawai
,
Nano Lett.
11
,
2114
(
2011
).
27.
K.
Nagashima
,
T.
Yanagida
,
K.
Oka
,
M.
Kanai
,
A.
Klamchuen
,
S.
Rahong
,
G.
Meng
,
M.
Horprathum
,
B.
Xu
,
F.
Zhuge
,
Y.
He
,
B. H.
Park
, and
T.
Kawai
,
Nano Lett.
12
,
5684
(
2012
).
28.
J.
Qi
,
M.
Olmedo
,
J.
Ren
,
N.
Zhan
,
J.
Zhao
,
J.-G.
Zheng
, and
J.
Liu
,
ACS Nano
6
,
1051
(
2012
).
29.
C.-H.
Huang
,
J.-S.
Huang
,
S.-M.
Lin
,
W.-Y.
Chang
,
J.-H.
He
, and
Y.-L.
Chueh
,
ACS Nano
6
,
8407
(
2012
).
30.
C.-H.
Huang
,
W.-C.
Chang
,
J.-S.
Huang
,
S.-M.
Lin
, and
Y.-L.
Chueh
,
Nanoscale
9
,
6920
(
2017
).
31.
J. J.
Yang
,
I. H.
Inoue
,
T.
Mikolajick
, and
C. S.
Hwang
,
MRS Bull.
37
,
131
(
2012
).
32.
P. R.
Emtage
and
W.
Tantraporn
,
Phys. Rev. Lett.
8
,
267
(
1962
).
33.
L.
Liao
,
B.
Yan
,
Y. F.
Hao
,
G. Z.
Xing
,
J. P.
Liu
,
B. C.
Zhao
,
Z. X.
Shen
,
T.
Wu
,
L.
Wang
,
J. T. L.
Thong
,
C. M.
Li
,
W.
Huang
, and
T.
Yu
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
113106
(
2009
).
34.
E.
Fortunato
,
V.
Figueiredo
,
P.
Barquinha
,
E.
Elamurugu
,
R.
Barros
,
G.
Gonçalves
,
S.-H. K.
Park
,
C.-S.
Hwang
, and
R.
Martins
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
192102
(
2010
).
35.
Z.
Wang
,
L.
Zhang
,
T. U.
Schülli
,
Y.
Bai
,
S. A.
Monny
,
A.
Du
, and
L.
Wang
,
Angew. Chem., Int. Ed.
58
,
17604
(
2019
).
36.
H.
Raebiger
,
S.
Lany
, and
A.
Zunger
,
Phys. Rev. B
76
,
045209
(
2007
).
37.
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
).
38.
C.-H.
Huang
,
J.-S.
Huang
,
C.-C.
Lai
,
H.-W.
Huang
,
S.-J.
Lin
, and
Y.-L.
Chueh
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
5
,
6017
(
2013
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.