이원계 SiO₂ 와 TiO₂ 박막의 저항 변화 특성

Resistance Switching Characteristics of Binary SiO₂ and TiO₂ Films

이원계 산화막인 비정질 SiO₂와 다결정 TiO₂의 저항 변화 특성을 연구하였다. Metal-Insulator-Metal의 저항 소자를 형성하여 전압 sweep에 의한 I-V를 측정하여 저항 상태를 확인하였다. 즉, 낮은 저항 상태 (LRS) 와 높은 저항 상태 (HRS) 의 두 가지 저항 상태가 존재하였으며, LRS는 전압에 의한 절연체의 불완전한 breakdown 후에, HRS는 전압에 의한 negative differential resistance 후에 각각 나타났다. LRS의 경우에는 Ohmic 전도 mechanism에 의해서, HRS의 경우에는 Schottky contact에 의한 potential barrier의 생성이 저항 상태를 결정한다고 제안하였다. 즉, potential barrier의 생성과 소멸이 두 저항 상태를 형성한다고 할 수 있다. 유전율이 높은 TiO₂가 SiO₂에 비하여, 낮은 동작 특성 전압을 나타내었으며, 1 V에서의 저항비도 높았다.

The resistance switching characteristics of amorphous SiO₂ and poly-crystalline TiO₂ were investigated. Both films exhibit well defined switching characteristics with low and high resistance states. From I-V curve analyses, it was found that the low resistance states of both films obey an ohmic conduction mechanism and the high resistance states show generation of a Schottky potential barrier. Regarding the mechanism for resistance switching of the binary oxide, it is suggested that the generation and annihilation of potential barriers accounts for the changes to the high resistance state and low resistance state, respectively. The device operation characteristic parameters such as reset and set voltages of TiO₂ are distinctly smaller than those of SiO₂, indicating that the values are related to the dielectric constant.