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强关联绝缘体薄膜器件中的非易失多态电热阻变

应用物理 2024-10-29 v1 其他凝聚态物理

摘要

强关联绝缘体(如 Mott 绝缘体或电荷转移绝缘体)的电阻率表现出强烈的温度依赖性。因此,自热效应会导致这些材料的平面薄膜器件产生电热不稳定性。当电偏置电流超过特定器件的阈值时,器件可以通过形成金属丝从高阻态切换到低阻态。然而,由于产生这些金属丝的电流和温度重新分布效应是由局部焦耳热维持的,将偏置电流降低至第二(较低)阈值以下会导致金属丝消失,器件切换回高阻态。因此,电热阻变通常具有易失性。相反,在此我们报告了平面 NdNiO3\mathrm{NdNiO}_3 薄膜器件中的非易失性阻变。通过将电学输运测量与光学宽场显微镜相结合,我们提供了即使在偏置电流恢复到零后依然存在的金属丝的证据。我们将此效应归因于器件电阻与温度依赖关系中冷却和加热分支之间显著的磁滞。该器件可以制备至少一百个中间电阻态,只要基础温度保持恒定,这些状态就能持久存在。此外,该切换过程是非破坏性的,热循环可以将器件重置为其初始状态。

关键词

引用

@article{arxiv.2410.20521,
  title  = {Non-volatile multi-state electrothermal resistive switching in a strongly correlated insulator thin-film device},
  author = {Farnaz Tahouni-Bonab and Matthias Hepting and Theodor Luibrand and Georg Cristiani and Christoph Schmid and Gennady Logvenov and Bernhard Keimer and Reinhold Kleiner and Dieter Koelle and Stefan Guénon},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2410.20521},
  year   = {2024}
}

备注

10 pages, 5 figures