电负性金属掺杂提升 Al2O3 阻变器件开关一致性
材料科学
2021-05-04 v2
摘要
阻变随机存取存储器在非易失存储与类脑计算应用中颇具前景。此类器件的高变异性与低良率是阻碍物理神经网络可靠训练的关键缺陷。本研究中，我们展示用电负性金属掺杂氧化物电解质 Al2O3 可显著增强阻变的可重复性，超越获得可靠硬件神经形态电路所需的可重复性要求。其潜在机制是由于电负性掺杂剂的中隙态捕获相关电子，以及在 Al-O 键弱化作用下，电负性掺杂剂附近更易产生氧空位。这些氧空位及空位团簇也显著结合于掺杂剂，从而作为导电细丝形成中的优先位点和构筑基元。我们通过植入一系列不同电负性的多种掺杂剂从实验上验证了该理论，并发现高电负性金属 Au、Pt 和 Pd 具有更优的重复性与良率。这些器件还展现出渐变 SET 转变，可实现模拟计算所需的多比特开关。
引用
@article{arxiv.2104.13301,
title = {Electronegative metal dopants improve switching consistency in Al2O3 resistive switching devices},
author = {Zheng Jie Tan and Vrindaa Somjit and Cigdem Toparli and Bilge Yildiz and Nicholas Fang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.13301},
year = {2021}
}
备注
(*) Equally contributing authors