コンダクティブフィラメント形態によるしきい値スイッチングとメモリスイッチングの間の変換の直接観察

揮発性しきい値スイッチング（TS）と不揮発性メモリスイッチング（MS）は、酸化物における典型的な抵抗スイッチング（RS）現象であり、メモリ、アナログ回路、ニューロモルフィック応用の基盤を形成する可能性があります。興味深いことに、TSとMSは共存し、適切な外部刺激の下で単一デバイス内で変換されることができます。しかし、TSからMSへの遷移の起源は、直接的な実験的証拠が不足しているため、まだ明らかではありません。ここでは、Ag/SiO₂/Ptデバイスにおけるコンダクティブフィラメント（CF）形態によって誘発されるTSとMSの間の変換を走査型電子顕微鏡および高分解能透過型電子顕微鏡を使用して直接観察しました。MSメカニズムは、連続したAgナノクリスタルからなるCFの形成と溶解に関連しています。TSは、孤立したAgナノクリスタルを持つ不連続CFに起因します。電流–電圧フィッティングとケルビンプローブ力顕微鏡の結果は、TSメカニズムがCF内のAgナノクリスタル間のトンネル障壁の変調に関連していることを示します。この研究は、酸化物-電解質ベースの抵抗スイッチングメモリにおけるRSのメカニズムの理解を深めるための明確な実験的証拠を提供し、高性能の新興デバイスを構築するために2つのRS挙動のより良い制御に寄与します。