Invloed van Joule-verhitting op Weerstandsschakeling in Thermisch Geoxideerde AlOx Geheugencellen

Samenvatting

Het AlO_x-gebaseerde weerstandsschakelingsgeheugenapparaat wordt geproduceerd door een oxidatiediffusieproces dat het depositeren van een Al-film op een ITO-substraat omvat en aannealing bij 400 °C in vacuüm. Een AlO_x-interface-laag met een dikte van ~20 nm wordt gevormd als een weerstandsschakelende laag. Bipolaire en unipolaire weerstandsschakeling (RS) gedragingen worden verkregen wanneer de compliantie-stroom wordt beperkt (≥ 1 mA). In het unipolaire RS-gedrag, kunnen de apparaten geen set/reset-cycli uitvoeren bij lage temperatuur (40 K), wat suggereert dat Joule-verhitting essentieel is voor het unipolaire RS-gedrag. In het bipolaire RS-gedrag, transformeert de abrupte reset in een geleidelijke reset met dalende temperatuur, wat suggereert dat Joule-verhitting de breuk van het geleidende filament beïnvloedt. Bovendien worden de geleidingsmechanismen in de hoge-weerstandstoestand (HRS) en lage-weerstandstoestand (LRS) onthuld door de temperatuurafhankelijkheid van de I-V-krommen. Voor de lage-weerstandstoestand is het geleidingsmechanisme te wijten aan het elektronen-hoppingsmechanisme, met een hoppingsactiveringsenergie van 9,93 meV. Voor de hoge-weerstandstoestand wordt het transportmechanisme gedomineerd door de ruimtelading-beperkte geleiding (SCLC) mechanisme.

Achtergrond

Weerstandsschakelings willekeurige-toegang-geheugen (RRAM) heeft veel aandacht getrokken als een van de veelbelovendste kandidaten voor next-generation niet-vlatile geheugen. Vergeleken met traditionele gecommercialiseerde flash-geheugen en andere opkomende niet-vlatile geheugens, heeft het RRAM-apparaat een eenvoudige structuur (MIM), snelle schrijf/wis-snelheid en uitstekende uithoudingsvermogen en retentieprestaties. Als een van de weerstandsschakelingsmaterialen compatibel met conventionele complementaire metaal-oxide-halfgeleidertechnologie, is AlO_x-gebaseerd RRAM ook uitgebreid bestudeerd, met meer aantrekkelijke toepassingspotentieel door zijn multi-level opslagcapaciteit en zelf-rectificatie. Over het algemeen worden twee schakelingstypen waargenomen in metaal-oxide apparaten: (1) unipolaire schakeling, die niet afhankelijk is van de polariteit van de toegepaste spanning en (2) bipolaire schakeling, die afhangt van de polariteit van de toegepaste spanning. Hun inherente schakelmechanismen zijn verschillend. Veel factoren kunnen het type weerstandsschakeling beïnvloeden, zoals de apparatuurstructuur, elektrodematerialen en programmeerstroom. De co-existentie van unipolaire en bipolaire schakeling is gerapporteerd in sommige metaal-oxide materialen, zoals HfO₂, NiO en ZnO. Het bipolaire weerstandsschakelings (RS) gedrag is gerelateerd aan de vorming/breuk van geleidende filamenten samengesteld uit zuurstofvacatures. Het unipolaire RS-gedrag is vaak te wijten aan thermische schade aan het geleidende filament of fasestructuurovergang. Het bipolaire RS-gedrag wordt meestal waargenomen in AlO_x-gebaseerd RRAM. De co-existentie van unipolaire en bipolaire gedragingen in AlO_x RRAM is zelden gerapporteerd, en het fysieke schakelmechanisme in het unipolaire RS-gedrag is nog niet verduidelijkt.

In dit papier rapporteren we de co-existentie van de unipolaire en bipolaire RS-gedragingen in AlO_x-gebaseerd RRAM. Door de weerstandsschakelingskenmerken van unipolaire en bipolaire schakeling voor verschillende compliantie-stromen te bestuderen, wordt Joule-verhitting gebruikt om de breuk van geleidende filamenten in het reset-proces van het unipolaire RS-gedrag te verklaren. Wanneer de lokale temperatuur binnen geleidende filamenten de kritieke temperatuur bereikt, worden de geleidende filamenten gebroken, en treedt het unipolaire RS-gedrag op. Bovendien wordt het gebruik van Joule-verhitting om te helpen bij het breken van geleidende filamenten in het reset-proces voorgesteld voor het bipolaire RS-gedrag. Het effect van Joule-verhitting wordt goed geverifieerd door het apparaat bij verschillende temperaturen te plaatsen. Tegelijkertijd wordt het prestatie-effect bij verschillende temperaturen voor AlO_x RRAM onderzocht. De stabiliteit en controleerbaarheid van het RS-gedrag is essentieel voor het toepassen van RRAM-arrays in de toekomst. Een dieper begrip van het effect van Joule-verhitting in het weerstandsschakelingsproces is belangrijk en noodzakelijk. Bovendien onderzoeken we het geleidingsmechanisme door de temperatuurafhankelijkheid van de stroom voor hoge-weerstandstoestand (HRS) en lage-weerstandstoestand (LRS).

Methoden

De weerstandsschakelingsgeheugenapparaten gebaseerd op AlO_x worden geproduceerd door het volgende proces. Het schematische diagram wordt getoond in Fig. 1(a)–(d). De Al en Pt worden op het oppervlak van het ITO-glassubstraat achtereenvolgens gesputterd met een schaduwmasker om cirkelvormige vlekken met een diameter van 200 μm te vormen. De Pt-laag die de Al bedekt, kan worden gebruikt om oxidatie van het Al-oppervlak tijdens het volgende aannealproces te voorkomen. Het apparaat wordt geanneald bij 400 °C gedurende 4 uur in vacuüm. Een niet-geanneald monster wordt gebruikt als referentie. De dwarsdoorsnede scanning-elektronenmicroscoop (SEM) foto onthult de structuur van het apparaat. Een driedelige structuur van het geannealde Pt/Al/ITO-apparaat wordt getoond in het inset van Fig. 1(e). De bovenste laag is een Pt-elektrode (~66 nm). De middelste laag is een geannealde Al-laag (~256 nm). De onderste laag is een ITO-elektrode (~161 nm). De microstructuur van het apparaat wordt geanalyseerd door hoge-resolutie transmissie-elektronenmicroscopie (HRTEM). De verdeling van elementen wordt verkregen door het gebruik van energie-dispersieve Röntgen (EDX) spectroscopie op dezelfde apparatuur. De I-V-test wordt uitgevoerd met behulp van de Agilent B1500A halfgeleiderparameteranalysator in dc-sweep-modus bij kamertemperatuur. De temperatuurafhankelijkheid van de I-V-karakteristiek wordt gedetecteerd in het Lake Shore CRX-4K-systeem onder een vacuüm van 5 × 10⁻⁵ Torr.

Resultaten en Discussie

Om de microstructuurveranderingen na aannealing van de Pt/Al/ITO-apparaten te controleren, wordt HRTEM gebruikt om de regio tussen de Al en ITO-glassubstraten te controleren. Figuren 2a en b tonen de niet-geannealde en geannealde monsters, respectievelijk. Vergeleken met het niet-geannealde monster, wordt een duidelijke interfacelaag gevonden in het geannealde monster na 4 uur. De dikte van de interfacelaag is ~20 nm. De EDX-spectra worden gebruikt om de elementverdeling tussen Al en ITO te identificeren, zoals getoond in Fig. 2c. Een duidelijke diffusie van zuurstofatomen trad op aan de interface van de Al/ITO-interface tijdens het aannealproces. Andere elementen (In, Sn) tonen geen significante diffusie in de EDX-spectra. Vergeleken met andere metalen, heeft Al een lagere standaard Gibbs-vrije energie (−1582,9 kJ/mol) om de corresponderende metaaloxiden te vormen. We concluderen dat de interface AlO_x-laag gevormd werd tijdens het aannealproces.

Figuur 3a toont de stroom-spanning (I-V) karakteristiek van het niet-geannealde monster. Geen weerstandsschakelingsgedrag wordt waargenomen, wat consistent is met de niet-geannealde TEM-resultaten. Geen AlO_x weerstandsschakelende laag is gevormd. Het inset toont een schematisch diagram van de elektrische meting. Tijdens de I-V-meting wordt de spanning toegepast op de bovenelektrode (Pt), en de onderelektrode (ITO) is geaard. De geannealde apparaten worden ook gemeten onder dezelfde condities. Het geannealde apparaat toont de co-existentie van de unipolaire en bipolaire RS-gedragingen. De twee RS-gedragingen kunnen onafhankelijk geactiveerd worden. Figuur 3b toont 50-cycli sweep-krommen van het unipolaire RS-gedrag. De compliantie-stroom is ingesteld op 10 mA om harde doorbraak van apparaten tijdens het set-proces te voorkomen. De pijlen geven de spannings-sweep-richting aan. Een positieve spannings-sweep (0 V → 3,5 V) wordt toegepast op de Pt-elektrode. Het apparaat schakelt van een hoge-weerstandstoestand naar een lage-weerstandstoestand (set-proces of programmeerproces). Daarna veroorzaakt een andere spannings-sweep (0 V → 1 V) een abrupte stroomreductie met de compliantie-stroom verwijderd. Het apparaat schakelt naar de HRS (reset-proces of wisproces). Geen duidelijke vormingspanning is vereist om het apparaat te activeren. Het inset toont de 80-cycli uithoudingskarakteristieken, en de verhouding van R_on/R_off is ongeveer 10³ met een leesspanning van 0,1 V. Figuur 3c toont het bipolaire RS-gedrag. Het RS-gedrag wordt waargenomen in de tegengestelde spanningpolariteit. De set- en reset-sweep-spanningen volgen de volgorde van 0 V → +3,4 V → 0 V → −2,5 V → 0 V. Het apparaat schakelt van de HRS naar de LRS wanneer een positieve bias-spanning wordt toegepast op de Pt-bovenelektrode. Dan wordt het teruggeschakeld naar de HRS onder een negatieve bias-spanning. Vergelijkbaar met het unipolaire geval, wordt geen duidelijke electrovormingsproces waargenomen. Het inset toont de uithoudingskarakteristieken voor 150 cycli. De verhouding van R_on/R_off is ongeveer 10³ met een leesspanning van 0,1 V.

Over het algemeen wordt het bipolaire RS-gedrag vaak waargenomen in AlO_x-gebaseerde RRAM-apparaten. Het bipolaire schakelmechanisme is te wijten aan het vormen/breken van geleidende filamenten samengesteld uit zuurstofvacatures. Wanneer een positieve spanning wordt toegepast op de bovenelektrode, migreren zuurstofionen (O²⁻) naar de bovenelektrode, waardoor zuurstofvacatures achterblijven. Zuurstofvacatures accumuleren om de geleidende filamenten te vormen. Het apparaat schakelt naar de LRS. Wanneer een negatieve spanning wordt toegepast op de bovenelektrode, worden de zuurstofionen teruggehaald naar AlO_x en breken de geleidende filamenten. Het bipolaire schakelmechanisme is gerelateerd aan het electrochemische mechanisme. Echter, het set-proces en reset-proces treden op met dezelfde spanningpolariteit voor het unipolaire schakelgedrag. Het unipolaire weerstandsschakelen wordt getriggerd door thermische doorbraak van het geleidende filament. Het schakelmechanisme wordt verklaard door een thermisch-gebaseerd mechanisme in andere RRAM-apparaten. Om te verifiëren dat Joule-verhitting verantwoordelijk is voor het unipolaire schakelgedrag in AlO_x RRAM, wordt een andere compliantie-stroom gebruikt om de stroom door het apparaat te controleren.

Figuur 4a toont de I-V-karakteristiek van het bipolaire schakelgedrag voor verschillende compliantie-stromen. De weerstand van het geleidende filament kan worden gecontroleerd door de ingestelde compliantie-stroom. Een lagere weerstand van de LRS (Icc = 10 mA, R_LRS ~ 40 Ω; Icc = 1 mA, R_LRS ~ 300 Ω; Icc = 100 μA, R_LRS ~ 8 kΩ) kan worden verkregen door de compliantie-stroom te verhogen. De weerstand in de LRS (R_LRS) varieert van tientallen ohms tot duizenden ohms onder verschillende compliantie-stromen. De verschillende R_LRS waarden zijn gerelateerd aan de vorming van verschillende geleidende filamentgroottes onder verschillende compliantie-stromen. Joule-verhitting neemt af met afnemende filamentgrootte. Opvallend is dat wanneer de compliantie-stroom Icc = 100 μA en Icc = 1 mA, een geleidelijke reset-proces wordt waargenomen tijdens het reset-proces in het bipolaire RS-gedrag, wat verschilt van de abrupte reset bij Icc = 10 mA. De geleidelijke reset wordt verklaard door de progressieve breuk van het geleidende filament. De abrupte reset is gerelateerd aan Joule-verhitting-ondersteunde breuk. De invloed van Joule-verhitting op het bipolaire RS-gedrag weerspiegelt zich in het abrupte reset-proces. Het bipolaire RS-gedrag kan worden beschouwd als een combinatie van een electrochemisch mechanisme en Joule-verhitting bij hoge programmeerstromen.

Figuur 4b toont de unipolaire karakteristieken onder verschillende compliantie-stromen (Icc = 10 mA, Icc = 1 mA en Icc = 100 μA). Het unipolaire schakelen wordt alleen waargenomen bij een compliantie-stroom Icc = 10 mA en 1 mA. Vergeleken met de reset-spanning van de compliantie-stroom Icc = 10 mA binnen 1 V, is de reset-spanning (Icc = 1 mA) duidelijk verhoogd boven 1,5 V en daalt de reset-stroom met ongeveer twee ordes van grootte (~724 μA) na de reset-operatie. De stroomwaarde na het reset-proces benadert de compliantie-stroom. Het apparaat kan niet resetten naar de initiële toestand (~100 kΩ). Russo et al. stelden de kritieke temperatuur (T_crit) voor het unipolaire reset-proces in het zelf-versnelde thermische oplossingsmodel voor. Wanneer de temperatuur binnen het geleidende filament de kritieke waarde bereikt onder een toegepaste reset-spanning tussen de twee elektroden, wordt het geleidende filament opgelost en gebroken in de reset-toestand. De functionele relatie tussen de kritieke temperatuur, spanning, stroom en weerstand kan als volgt worden beschreven:

T_crit = T₀ + P_reset · R_th

T₀ is kamertemperatuur, R_th is de effectieve thermische weerstand van het geleidende filament, wat een zwakkere grootte-afhankelijkheid heeft, en de elektrische vermogen kan worden geschreven als P_reset = V_reset · I_reset. Voor de lagere compliantie-stroom Icc = 1 mA, is een grotere reset-spanning nodig. Wanneer het hetste punt van het geleidende filament de kritieke temperatuur bereikt, verslechtert de thermische stabiliteit van het geleidende filament. De geleidende filamenten breken vervolgens. Het unipolaire RS-gedrag treedt dan op. Echter, de LRS-stroom is kleiner voor compliantie-stroom Icc = 100 μA. Zelfs als de reset-spanning toeneemt, ondervindt de stroomwaarde moeilijkheden om het stroomniveau bij de grotere compliantie-stroom (Icc = 1 mA en Icc = 10 mA) te bereiken. De gegenereerde Joule-verhitting is niet voldoende om de kritieke temperatuur te bereiken. Dus, geen unipolaire RS-gedrag wordt waargenomen. Als de reset-spanning verder verhoogd wordt, kan het apparaat breken. Daarom wordt het unipolaire RS-gedrag gedreven door Joule-verhitting in AlO_x RRAM.

Voor verder onderzoek over de invloed van Joule-verhitting op het RS-gedrag, worden de apparaten bij verschillende temperaturen geplaatst. Tijdens het set-proces wordt de compliantie-stroom Icc = 10 mA gebruikt. De I-V-krommen van het bipolaire gedrag worden getoond in Fig. 5a. Het is de moeite waard om op te merken dat het abrupte reset-proces transformeert in een geleidelijke reset-proces met dalende temperatuur tot 40 K. Vergeleken met 300 K en 340 K, kan de Joule-verhitting goed worden gedispergeerd bij 40 K. Het effect van de Joule-verhitting kan tot een minimum worden gereduceerd. Dus speelt het electrochemische mechanisme een grote rol tijdens het reset-proces in het bipolaire schakelgedrag. Het geleidelijke reset-proces wordt verklaard door een gedeeltelijk gebroken geleidend filament. Het apparaat kan niet worden gereset naar de initiële toestand bij dezelfde reset-spanning. Dit fenomeen wordt ook waargenomen in andere metaal-oxide materialen. Figuren 5b en c tonen de statistische verdeling van de werkstroom (HRS, LRS) en spanning (SET, RESET) in bipolaire schakeling bij verschillende temperaturen. Duidelijk is dat de HRS-stroom afneemt met toenemende temperatuur. Bovendien neemt de SET-spanning toe met toenemende temperatuur. Deze waarnemingen suggereren dat Joule-verhitting de breuk van de geleidende filamenten beïnvloedt. Wanneer de temperatuur verhoogd wordt, blijven minder geleidende filamenten in de AlO_x weerstandsschakelende laag tijdens het reset-proces. Meer isolerende hoge-weerstandstoestanden worden verkregen. De SET-spanning neemt duidelijk toe. De LRS-stroom neemt iets toe met toenemende temperatuur, wat overeenkomt met de kenmerkende transport van een halfgeleider. Figuur 5d toont de I-V-karakteristiek van het unipolaire gedrag bij verschillende temperaturen. Vergeleken met 300 K en 340 K, kan het apparaat niet resetten naar de initiële toestand bij 40 K, wat te wijten is aan thermische dissipatie. De temperatuur binnen het geleidende filament bereikt niet de kritieke temperatuur. Het geleidende filament kan niet volledig worden gebroken. Het apparaat kan niet weer schakelen naar de LRS bij de compliantie-stroom Icc = 10 mA (de blauwe stippenlijn). Figuren 5e en f tonen de statistische verdeling van de werkstroom (HRS, LRS) en spanning (SET, RESET) onder unipolaire schakeling bij verschillende temperaturen. Op dezelfde manier worden een hogere HRS-stroom en een grotere SET-spanning met toenemende temperatuur waargenomen. Dus wordt Joule-verhitting als essentieel beschouwd voor het unipolaire RS-gedrag.

Voor een betere studie van het geleidingsmechanisme, schatten we het schakelmechanisme voorlopig in door de I-V-kromme te fitten. De I-V-kromme wordt herplot in een dubbel-logaritmische plot, zoals getoond in Fig. 6a. De LRS toont een Ohmisch geleidingsgedrag met een helling dicht bij 1, wat waarschijnlijk wordt veroorzaakt door de vorming van geleidende filamenten. De HRS kan worden verdeeld in twee regio's: in het lage-spanningsgebied (< 0,4 V, regio 1), wordt Ohmisch geleidingsgedrag waargenomen, terwijl in het hoge-spanningsgebied (> 0,4 V, regio 2), de helling dicht bij 2 is. Het transportgedrag is consistent met de ruimtelading-beperkte geleiding (SCLC). In het SCLC-model kan de stroomdichtheid J voor val-gecontroleerde SCLC-emissies worden beschreven als:

J_ohm = q n₀ μ V/d

J = (9/8) ε_r ε₀ μ θ (V²/d³)

waarbij q de elementaire lading is, n₀ de thermisch gegenereerde vrije ladingsdragers, μ de elektronenmobiliteit, ε_r de statische dielectrische constante, ε₀ de permissiviteit van de ruimte, θ de verhouding van de vrije ladingsdragerdichtheid tot de totale ladingsdragerdichtheid, V de toegepaste spanning en d de filmdikte. In regio 1 (lage toegepaste spanning), overeenkomend met de wet van Ohm (I ∝ V¹), kan een klein aantal ladingsdragers worden gegenereerd door thermische excitatie en geëxciteerd naar het geleidingsband van het valentieband of het onzuiverheidsniveau in deze regio. Wanneer de toegepaste spanning toeneemt, worden de geïnjecteerde ladingsdragers gevangen. De geleiding wordt ruimtelading-beperkt. De stroom van de HRS volgt een kwadraatswet (I ∝ V²) in regio 2. Figuur 6b toont de temperatuurafhankelijkheid van de HRS-stroom. De stroom neemt toe met toenemende temperatuur, wat een halfgeleider-achtig geleidingsgedrag suggereert. Van de hellingen van Arrhenius-type plots van de data (het inset van Fig. 6c), is de activeringsenergie (E_α) van 0,01 V tot 2 V samengevat in Fig. 6c. De resultaten wijzen erop dat E_α relatief hoog is (~0,15 eV) in het lage-spanningsgebied en Ohmisch geleidingsgedrag vertoont. Naarmate de spanning toeneemt, daalt E_α, wat een kenmerkend kenmerk is van SCLC. De temperatuurafhankelijke I-V-analyses ondersteunen duidelijk het SCLC-geleidingsmechanisme in de HRS.

Figuur 6d toont dat de stroom van de LRS iets toeneemt met toenemende temperatuur, wat een halfgeleider-achtig geleidingsgedrag toont. Metaalgeleidende filamenten worden uitgesloten. Figuur 6e toont een lineaire relatie tussen ln (I) en T^−1/4, wat suggereert dat het mechanisme van de LRS gehoorzaamt aan Mott's variabele bereik hoppingsmodel. Als de energieniveaus van twee gelokaliseerde toestanden dicht genoeg bij elkaar liggen en de golfuncties overlappen, kunnen elektronen tussen de twee plaatsen hoppen, geassisteerd door thermische energie. De waarde van activeringsenergie E_α is 9,93 meV voor de LRS, zoals getoond in Fig. 6f, wat kleiner is dan 26 meV (de activeringsenergie bij kamertemperatuur). Deze waarde waarborgt het variabele bereik hoppen van de elektronen bij kamertemperatuur. In andere metaal-oxide halfgeleiders wordt het hoppingsmechanisme ook waargenomen in de LRS, en de I-V-kromme fitting toont Ohmisch geleidingsgedrag bij kamertemperatuur. Dus is het weerstandsschakelingsmechanisme in de LRS gerelateerd aan zuurstofvacatures in de geleidende filamenten.

Figuur 7 illustreert de unipolaire en bipolaire weerstandsschakelingsmodellen. Voor de unipolaire en bipolaire RS-gedragingen in het set-proces, migreren zuurstofionen naar de bovenelektrode onder een elektrisch veld. Uiteindelijk worden de zuurstofionen gereduceerd, waardoor zuurstofvacatures in de AlO_x weerstandsschakelende laag achterblijven. Een grote accumulatie van zuurstofvacatures vormt zuurstofgeleidende filamenten tussen de ITO en ongeoxideerde Al-lagen. Het apparaat wordt ingesteld op de LRS. De elektronen hoppen door het geleidende filament samengesteld uit zuurstofvacatures, zoals getoond in Fig. 7(a) en (c). Voor het unipolaire RS-gedrag in het reset-proces, wordt de compliantie-stroom verwijderd. De positieve bias wordt opnieuw toegepast, en de stroom neemt toe met toenemende spanning. Wanneer het hoogste temperatuurpunt binnen het geleidende filament de kritieke temperatuur bereikt, wordt de stabiliteit van het geleidende filament slechter en eenvoudig gebroken. Het apparaat schakelt naar de HRS nadat het geleidende filament vernietigd is, zoals getoond in Fig. 7(b). In het bipolaire RS-gedrag, wordt een negatieve bias toegepast op de bovenelektrode. Zuurstofionen worden teruggehaald naar de AlO_x interfacelaag. De geleidende filamenten breken, zoals getoond in Fig. 7(d). Het apparaat wordt gereset naar de HRS. Wanneer de reset-stroom relatief groter is, versterkt Joule-verhitting het breukproces van het geleidende filament. Een abrupte overgang in het reset-proces verschijnt. Het elektronen-transportmechanisme in de HRS wordt gedomineerd door het SCLC-mechanisme in beide RS-gedragingen.

Conclusies

In dit papier wordt de co-existentie van de unipolaire en bipolaire weerstandsschakelingsgedragingen waargenomen in AlO_x-gebaseerd RRAM. Door de stroom-spanningskarakteristieken van de unipolaire en bipolaire schakeling bij verschillende compliantie-stromen en varierende werktemperaturen te onderzoeken, stellen we voor dat Joule-verhitting essentieel is voor het unipolaire weerstandsschakelingsgedrag in AlO_x-gebaseerd RRAM. Wanneer een hoge programmeerstroom door het geleidende filament in het reset-proces stroomt, bereikt de lokale temperatuur in de geleidende filamenten de kritieke temperatuur, en breken de geleidende filamenten. Unipolaire RS-gedrag treedt op. In het bipolaire weerstandsschakelingsgedrag, wordt het reset-proces niet alleen toegeschreven aan het electrochemische mechanisme maar ook aan de Joule-verhitting. Thermische aanmoediging van de breuk van het geleidende filament wanneer het apparaat een hoge wisstroom heeft, wat resulteert in hogere weerstand van de HRS en een grotere SET-werkspanning in AlO_x-gebaseerd RRAM. Dus is Joule-verhitting een niet-te-verwaarlozen factor van de RS-prestaties. Deze resultaten zullen ons helpen om de invloed van Joule-verhitting op het weerstandsschakelingsgedrag in AlO_x-gebaseerd RRAM dieper te begrijpen. Bovendien wordt het geleidingsmechanisme bestudeerd. Het geleidingsmechanisme voor de LRS is te wijten aan de elektronen die hoppen door geleidende paden. Voor de HRS wordt het geleidingsmechanisme gedomineerd door het SCLC-mechanisme.