TaO$_x$器件中阻变开关的纤维模型和间隙模型的参数化研究

本文采用由带或不带间隙的导电纤维构成的有限元模型，以再现TaO$_x$基阻变开关器件的行为。具体目标是探讨可能的纤维参数范围，如纤维直径、组成、间隙宽度及组成，以在保持最大温度在可接受范围内（既允许离子运动，又防止熔化）的情况下，再现电导和I-V曲线的形状。该模型求解热和电荷传输后，对于纤维中氧含量低于TaO$_{1.3}$、纤维直径范围为6至22 nm、间隙氧含量在TaO$_{1.7}$至TaO$_{1.85}$之间的情况下，能够良好地与实验数据一致。间隙宽度在本报告所考虑的准则下既没有上限也没有下限。获得的纤维组成的氧缺失程度比其他建模工作估计的高一个数量级。这主要是由于采用了近期的导电性随组成和温度变化的数值。我们的建模结果表明，大比例的原子离开和/或在纤维中积聚，以产生巨大的相对浓度变化。由此，必须在纤维形成建模中包含应变能。此外，结果再现了非线性I-V曲线，无需假设Poole-Frenkel类型的电导或存在氧化物/金属界面处的势垒。