Å° q; c 8 ý” X ¢ $ []  §­ Ž üÈ S Ë ” ôV ê s8 ý Ž ì ŏ Œ ” ô½ Û Ê Ý Q 7 0

 ¹

Å°  q; c 8 ý” X ¢ $ []  §­ Ž üÈ S Ë ”  ôV ê s8 ý Ž ì ŏ Œ ”  ô½ Û
Ê Ý Q 7 0

=

Š û BŒ ‰ x · { ¡? 4 w H ^∗

"

fÖ  ¦ @ /† < Ɠ § Ó ü t o …  ;ë  H † < ÆÂ Ò í ß – oÓ ü t„   / B N † < ƃ  ½ ¨é ß –, " fÖ  ¦ 151-747 (2008¸   10 Z 4 13{ 9  ~ à Î6 £ §)

þ

j   H [ j@ / q 6 fµ 1 Ï$ í B j— ¸o ™ è – Ð" f RÏ þ › (resistance random access memory)\  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨ V ,  o

 ”  ' Ÿ ÷ &“ ¦ e ”  .  ƒ  > _  Ó ü t| 9 [ þ t î  r X <  © œ{ © œÃ º_  Ó ü t| 9 [ þ t“ É r ¿ º > h s  © œ_  $ † ½ Ó ° ú כ`  ¦ ˜ Ðs  9, „  

· ú

š`  ¦  # Œ $ † ½ Ó  © œI _    ¨ 8 Š`  ¦ Ä »• ¸½ + É Ã º e ”   H $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A (resistance switching) ‰ & ³ © œs  › ' a8 £ ¤ ÷ &Œ 4 H ô

 Ç . s ü < ° ú  “ É r $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A`  ¦   H ç ß –Ü ¼– Ð ô  Ç q 6 fµ 1 Ï$ í B j— ¸o ™ è  RÏ þ ›s  . $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ“ É r s  p

 1960¸  @ / Ò'  · ú ˜ 9t l  r  Œ •K , í ß – oÓ ü t, º ú ˜ ï> 
s × ¼ 1 p x`  ¦ Ÿ í† < Êô  Ç ´ ú §“ É r Ó ü t| 9 [ þ t \ " f µ 1 Ï| ÷ &# Q M ® o Ü

¼ 9, s \  ¦ [ O " î l  0 Aô  Ç  € ª œô  Ç — ¸+ þ A[ þ t s  ] jr ÷ &# Q M ® o  . Õ ª Q
  f ” • ¸ $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ\  @ /ô  Ç Ä º o

_  s K   H B Ä º  Ò7 á ¤ ô  Ç z  ´& ñ s  . s   7 Hë  H \ " f  H „  · ú š\  _ ô  Ç $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ`  ¦ 3 t  + þ AI – Ð ì  r À

Ó “ ¦, y Œ • ‰ & ³ © œ\  @ /ô  Ç : £ ¤$ í `  ¦ q “ § · l Õ ü t “ ¦  ô  Ç . : £ ¤ y  Ä ºo   H 
_  „  · ú š F G$ í \ " f• ¸ ONõ  OFF Û ¼0 Ag As  — ¸¿ º 0 p x ô  Ç é ß –F G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ\  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨  õ [ þ t`  ¦ > h › ' a # Œ l Õ ü t “ ¦  ô  Ç



. ¢ ¸ô  Ç þ j   H Ä ºo  é ß –F G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ`  ¦ [ O " î l  0 A # Œ ] jr ô  Ç random circuit breaker W 1 à

Ô ° 3 — ¸+ þ Aõ  Õ ª   õ \  @ / # Œ ™ è> h “ ¦  ô  Ç .  t } Œ •Ü ¼– Ð Ä ºo   H s  < É ª p  e ”   H ƒ  ½ ¨ì  r  _  p A 

\

 @ / # Œ ç ß –| Ä Ì >  ƒ  / å L “ ¦  ô  Ç .

PACS numbers: 72.60.+g, 71.30.+h Keywords: $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A, Û ¼p l ,  I ‰ & ³ © œ

I. ô p §# aÀ W ¥ ò k >

Ä

ºo   H 21 [ jl  & ñ ˜ Ð o r @ /\  ¶ ú ˜“ ¦ e ”  . Ä ºo [ þ t _  { 9 



© œ Ò q t Ö ¸“ É r  ½ ™× ¼˜ : r, W 1q > s ' , ( Ž É Ó' , ” ¸à Ô· ¡ ¤ 1 p x _  „  



l l   H Ó ü t : r  € ª œô  Ç „  ] j¾ ¡ § Ü ¼– Ð Ñ ü t  Q # Œ e ”  . s 

Qô  Ç „   l l [ þ t _  1 l x`  ¦ 0 A # Œ  H,   É r 5 Å q • ¸, Z  }“ É r 6

x | ¾ Óõ  $ í 0 p x`  ¦ t    B j— ¸o  ™ è  € 9 כ ¹ >   ) a  . Fig.

1 \ " f  H B j— ¸o  ™ è \ " f כ ¹½ ¨÷ &  H l 0 p x (7 £ ¤, 5 Å q • ¸, 6   x

|

¾ Ó, q 6 fµ 1 Ï$ í )`  ¦ » ¡ ¤ Ü ¼– Ð # Œ, ‰ & ³F  V , o   6   x ÷ &  H B j— ¸ o

 ™ è [ þ t s  t “ ¦ e ”   H : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . 7 £ ¤ ‰ & ³ F

 ( Ž É Ó'  1 p x \  V , o   6   x ÷ &  H DÏ þ ›“ É r  Ø Ô“ ¦ “ ¦| 9 & h `  ¦

 Ö

¸6   x ô  Ç Z  }“ É r 6   x | ¾ Ó_  B j— ¸o s 
, „  " é ¶ s  = å S l €   & ñ ˜ Ð\  ¦ { 9

# Q! Qo   H 6 fµ 1 Ï$ í B j— ¸o s l  M :ë  H \  Ê ë@ /6   x „   l l 

\

 V , o   6   x l \   H # Q 9¹ ¡ § s  ´ ú §€ Œ ¤ . SÏ þ ›• ¸ 6 fµ 1 Ï$ í B

j— ¸o    H l ‘ : r& h “   ô  Ç> \  ¦ t “ ¦ e ”  . ì ø ̀   B j  1

p

x \  V , o   6   x ÷ &  H e  ¦ A r B j— ¸o   H q 6 fµ 1 Ï$ í , “ ¦6   x | ¾ Ó _

  © œ& h `  ¦ t “ ¦ e ” Ü ¼
, 5 Å q • ¸ B Ä º Ö ¼o    H ô  Ç> 

e ”

 .   " f 5 Å q • ¸, 6   x | ¾ Ó, q 6 fµ 1 Ï$ í €  \ " f — ¸¿ º Ä ºÃ ºô  Ç

∗

E-mail: [email protected]

$ í

0 p x`  ¦ t    s  © œ& h  B j— ¸o  (ideal memory) ™ è \  ¦ > hµ 1 Ï K

  ô  Ç   H כ ¹½ ¨ t 5 Å q& h Ü ¼– Ð e ” # Q M ® o  .

‰

&

³F  t  [ j@ / s  © œ& h  B j— ¸o – Ð" f Y > Y >  ™ è [ þ t s  ] j î

ß –÷ &% 3 “ ¦, s [ þ t \  @ / # Œ ´ ú §“ É r ƒ  ½ ¨ ”  ' Ÿ ÷ &# Q M ® o  . y © œ Ä

»„  ^ ‰_   µ 1 Ï ì  rF G : £ ¤$ í `  ¦  Ö ¸6   x ô  Ç FÏ þ ›, y © œ $ í ^ ‰_    l

& h  : £ ¤$ í `  ¦  Ö ¸6   x ô  Ç MÏ þ ›, º ú ˜ ï> 
s × ¼ (chalcogenide) Ó

ü t| 9 _  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A`  ¦ s 6   x ô  Ç PÏ þ ›, Õ ªo “ ¦ „  · ú š\  _ ô  Ç

$

† ½ ÓÛ ¼0 Ag A (resistance switching) ‰ & ³ © œ`  ¦ s 6   x ô  Ç RÏ þ › 1 p x s

 Õ ª @ /³ ð& h “   \ Vs  . Table 1“ É r s ü < ° ú  “ É r B j— ¸o  ™ è  [

þ

t õ  DÏ þ ›, e  ¦ A r  B j— ¸o _  : £ ¤$ í `  ¦ ¸ ú ˜ כ ¹€  • # Œ ˜ Ð# ŒÅ Ò

“

¦ e ”  . s ×  æ RÏ þ ›“ É r  f ”  ’  ø @$ í x 9  $ í 0 p x \ " f  H 2 [€  •† < Ê

\

• ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦, | 9 & h  o 0 p x$ í , ½ ¨1 l x “ : r • ¸, ‰ & ³F  CMOS _

…ß ¼Z  t – Ðt ü <_    ½ + Ë0 p x$ í 1 p x \ " f  © œ{ © œy  Å Ò3 l q ~ à Γ ¦ e ” 



 H @ /î ß –Ü ¼– Ð, 2007¸   International Technology Roadmap for Semiconductor ƒ  Y V ˜ Г ¦" f\  ˜ Г ¦÷ &% 3   [1].

RÏ þ ›_  l ì ø Ís  ÷ &“ ¦ e ”   H $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ“ É r s p  š ¸



½ ™ r ç ß – „   Ò'  · ú ˜ 9”   < É ª p – Ðî  r Ó ü t o  ‰ & ³ © œs  . 1962¸   Hickmott“ É r Al-Al

O

-Au ½ ¨› ¸\  „  · ú š`  ¦  €  " f $ † ½ Ó

° ú

כs    É r ¿ º > h_  ï  r î ß –& ñ  © œI  (metastable state)  s  _

 Û ¼0 Ag As  0 p x    H ‰ & ³ © œ`  ¦ › ' a8 £ ¤ “ ¦ s \  ¦ ˜ Г ¦ 

%

i   [2]. s ü < ° ú  “ É r ü @Â Ò „  · ú š\  _ ô  Ç $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ

-303-

Table 1. Operation parameters for DRAM, flash memory and next generation volatile memory candidates. Initials (T, C, R) in the fourth column indicate the transistor, capacitor and resistor, respectively.

Non-volatility Retention time Cell element Write cycles Read/Write time

DRAM Volatile ∼seconds 1T/1C 3.00E+16 <10 ns

Flash memory Nonvolatile > 10 years 1T 1.00E+05 10 ns / ∼ 1ms FRAM Nonvolatile > 10 years 1T/1C 1.00E+14 <45 ns / 10 ns MRAM Nonvolatile > 10 years 1T/1R or 1D/1R 3.00E+16 20 ns PRAM Nonvolatile > 10 years 1T/1R or 1D/1R 1.00E+08 60 ns RRAM Nonvolatile > years 1T/1R or 1D/4R 1.00E+06 10ns

“ É

r Õ ª s Ê ê í ß – oÓ ü t`  ¦ q 2 Ÿ © # Œ, S !  oÓ ü t, ì ø ͕ ¸^ ‰, Ä »l Ó ü t 1

p

x _   € ª œô  Ç Ó ü t| 9 [ þ t \ " f µ 1 Ï| ÷ &% 3   [3–7]. : £ ¤ y  í ß – o Ó

ü

t _   â Ä º, Pr

Ca

MnO

[8–12], La

Ca

MnO

[13, 14], La

Sr

MnO

[15], Cr-doped SrZrO

[16], SrTiO

[17–19]], NiO [20–25], TiO

[26–35], MoO

[36], Cu

O [37,38], Fe

O

[39,40], Nb

O

[41], Ta

O

[42], HfO [43], ZrO

[44,45], ZnO [46,47], CoO [48,49], SiO

[50,51]1 p x _ 



€ ª œô  Ç Ó ü t| 9 \ " f $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œs  ˜ Г ¦ ÷ &% 3  . s  Q ô

 Ç $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ“ É r 1980 @ / œ í t   Ö ¸ µ 1 Ïô  Ç ƒ  ½ ¨ ”   '

Ÿ ÷ &% 3  , Õ ª Ê ê €  • 20¸  ç ß – Å Ò» ¡ § % i  . Õ ª Q
 2000¸  

@

/\  [ þ t # Q RÏ þ › ™ è _  ƒ  ½ ¨  r   Ö ¸$ í  o H † d \    , s 

‰

&

³ © œ\  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨ ‘ : r  & h Ü ¼– Ð F > h÷ &“ ¦ e ”  .

‰

&

³ r & h \ " f Å Ò3 l q K   ½ + É  z  ´“ É r $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ“ É r s

p  š ¸A  „   Ò'  · ú ˜ 9& ’ Ü ¼ 9 ´ ú §“ É r Ó ü t| 9 \ " f { 9 # Qz Œ ™\ 

•

¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦, Õ ª Ó ü t o & h “   l ‘ : r B j& m 7 £ § s   f ”  ¢ - a„  y 

½

©" î ÷ &t  · ú §€ Œ ¤   H  כ s  . d ” t # Q  H þ j   H  t • ¸ $ † ½ Ó Û

¼0 Ag A ‰ & ³ © œ_  ì  r À ӛ ¸ • ¸ ] j@ /– Ð s À Ò# Q t t  · ú § " f,

$

† ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ\  @ /ô  Ç  7 H _ _  › ' a& h \  ´ ú §“ É r ™ D ¥ ê ø Ís  e ” 

#

Q M ® o  .   " f s  Qô  Ç $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ`  ¦ & h ] X y  ì  r À Ó

“ ¦, s [ þ t _  l ‘ : r B j& m 7 £ §`  ¦ ½ ©" î   H  כ “ É r ‰ & ³ r & h \ 

"

f B Ä º < É ª p \  v “ ¦ Ä »6   x ô  Ç Ó ü t o † < Æ_  õ ] j “ ¦ ½ + É Ã º e ”  .

II.  ¹ Å°  q; c 8 ý” X ¢ $ []  §­ Ž üÈ S Ë ”  ôV ê s8 ý Ä Z ؒ ½

„

 · ú š\  _ K  Ä »• ¸÷ &  H $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ“ É r ´ ú §“ É r Ó ü t| 9 

\

" f › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 `  ¦ ÷  r  m  ,
 
  H l ‘ : r : £ ¤$ í • ¸ Ó ü t| 9 

\

    › ¸F Km ”  ² ú ˜ " f s \  ¦ ƒ  ½ ¨   H X <\  ´ ú §“ É r # Q 9¹ ¡ §

`

 ¦ Šғ ¦ e ”  . t F K  t  › ' a8 £ ¤ ) a $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ`  ¦  [ j y

 [ þ t # Œ  ˜ Ѐ  , ü @Â Ò “   „  · ú š_  F G$ í õ  q 6 fµ 1 Ï$ í _  Ä » Á

º\     ì  r À Ó 0 p x  . 7 £ ¤ $ † ½ Ó ° ú כs    É r ¿ º > h_  ï

 r î ß –& ñ  © œI   s _    ¨ 8 Š \  " f– Ð   É r F G$ í `  ¦ ° ú “ É r „  · ú š

\

 _ K  s À Ò# Qt   H  â Ä º\  ¦ € ª œF G$ í (bipolar) $ † ½ ÓÛ ¼0 A g As  “ ¦, ô  ÇA á ¤ ~ ½ ӆ ¾ Ó_  F G$ í \ " f• ¸ ï  r î ß –& ñ  © œI ç ß –_  Û ¼ 0

Ag As  0 p x ô  Ç  â Ä º\  ¦ é ß –F G$ í (unipolar) $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag As 

Fig. 1. Schematic diagram of ideal memory with high speed, density and non-volatility.



“ ¦ " î " î ½ + É Ã º e ”  . ¢ ¸ô  Ç é ß –F G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A_   â Ä º\ 



 H, ü @Â Ò “   „  · ú š`  ¦ 0 Ü ¼– Ð [  t  9Z  ~ € Œ ¤`  ¦ M :   ¨ 8 Š ) a ï  r î ß –

&

ñ  © œI \  z Œ ™  e ”   H  â Ä ºü < % ƒ6 £ § _  ï  r î ß –& ñ  © œI – Ð [  t  

š

¸  H  â Ä º › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3  . s \  ¦ y Œ •y Œ • é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ Ó Û

¼0 Ag A, Õ ªo “ ¦ é ß –F G$ í ë  H) 3  (threshold) $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag AÜ ¼– Ð

"

î " î ½ + É Ã º e ”  . Figs. 2(a), (b), (c)  H y Œ •y Œ • € ª œF G$ í $ † ½ Ó Û

¼0 Ag A, é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A, Õ ªo “ ¦ é ß –F G$ í ë  H) 3 

$

† ½ ÓÛ ¼0 Ag A_  „  l & h  : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  .

A. W ë s Œ £ ;V R Ë $ []  §­ Ž üÈ S Ë ”  ôV ê s

Fig. 2(a) s  ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”   H € ª œF G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A“ É r ô  ÇA á ¤ F G$ í \ " f  H ± ú “ É r $ † ½ Ó © œI  (low resistance state: LRS)\ 

"

f Z  }“ É r $ † ½ Ó © œI  (high resistance state: HRS)– Ð, ì ø Í@ /

_

 F G$ í \ " f HRS\ " f LRS– Ð_  Û ¼0 Ag As  s À Ò# Q”   .

s

 ¿ º > h_  $ † ½ Ó © œI   H ï  r î ß –& ñ  © œI – Ð" f ü @Â Ò “   „  

· ú

š`  ¦ = å S  8 • ¸ Õ ª  © œI – Ð z Œ ™ , q 6 fµ 1 Ï$ í B j— ¸o _  ON õ

 OFF  © œI – Ð  Ö ¸6   x ½ + É Ã º e ”  . s ü < ° ú  “ É r € ª œF G$ í $ † ½ Ó Û

¼0 Ag A ‰ & ³ © œ“ É r { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð 3" é ¶   s  © œÜ ¼– Ð ½ ¨$ í  ) a  Œ ™

"

é

¶ ™ è (ternary) í ß – oÓ ü t \ " f ŠҖ Ð ˜ Г ¦÷ &“ ¦ e ”  . \ V\  ¦ [

þ

t # Q Pr

Ca

MnO

[8–12], La

Ca

MnO

[13, 14], La

Sr

MnO

[15] ü < ° ú  “ É r } © œç ß – í ß – oÓ ü t \ " f V , o  · ú ˜ 9 4

R e ” Ü ¼ 9, s ü @\ • ¸ Cr-doped SrZrO

[16], SrTiO

[17, 18]1 p x ´ ú §“ É r  Œ ™" é ¶ ™ è í ß – oÓ ü t \ " f• ¸ › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3  .

€

ª œF G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ_  l ‘ : r B j& m 7 £ §`  ¦ ½ ©" î  l

 0 Aô  Ç ƒ  ½ ¨  H „  [ j> & h Ü ¼– Ð  Ö ¸ µ 1 Ïy  ”  ' Ÿ ÷ &“ ¦ e ”  . @ / Â

Òì  r _  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A — ¸+ þ A[ þ t“ É r $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag As  „  F G õ  r 

«

Ñ  s _  > €  \ " f { 9 # Q
  H  כ Ü ¼– Ð & ñ “ ¦ e ”  . \ V

\

 ¦ [ þ t  €  , ® éà Ôv   © œ# 4  (Schottky barrier)Ü ¼– Ð s À Ò# Q

”

  > €  \    † < Ê W =   © œI  (defect trap state) G 0 >t “ ¦ q

0 >t   H  כ \    É r $ † ½ Ӂ  ¨ 8 Š [11, 52],   † < Ê € ª œ_  Û ¼0 A g A\    É r ® éà Ôv   © œ# 4 _  ; Ÿ ¤    o– Ð “  ô  Ç Û ¼0 Ag A [53], í

ß –™ è_  S X ‰ í ß –\    É r > €  \ " f_  F K5 Å q- q F K5 Å q „  s ‰ & ³ © œ (metal-insulator transition) [13,54], „  F G > €  \ " f_  í ß –



o ¨ 8 Š " é ¶ õ & ñ (redox process)`  ¦ : Ÿ x ô  Ç „  • ¸ G V ,  (chan- nel) _  > h` ‚ [18, 55]1 p x`  ¦ l ì ø ÍÜ ¼– Ð ô  Ç — ¸+ þ A[ þ t s  € ª œF G$ í

$

† ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ_  l ‘ : r B j& m 7 £ § Ü ¼– Ð ] jî ß –÷ &% 3  . ô  Ç

¼

#  Pr

Ca

MnO

~ à Ì} Œ •_   â Ä º\   H, r « Ñ ? / Ò\ " f „  

 x 9  š ¸q » 1 Ï_  & ñ § > = ‰ & ³ © œ (charge orbital ordering)s  { 9 

#

Q
" f € ª œF G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œs  { 9 # Qè ß –   H — ¸+ þ A[ þ t s  ]

jr ÷ &l • ¸ % i   [56, 57]. € ª œF G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A B j& m  7

£

§ \  @ /ô  Ç s  Qô  Ç ƒ  ½ ¨[ þ t“ É r B Ä º  Ö ¸ µ 1 Ïy  ”  ' Ÿ ÷ &“ ¦ e ” 6 £ §

\

• ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦, ½ + Ë_ \  • ¸² ú ˜ l \   H  f ” • ¸  o  Y O 



“ ¦ ½ + É Ã º e ”  .

B. ‰ ˜ m Œ £ ;V R Ë 8 c{ ¢P  $ []  §­ Ž üÈ S Ë ”  ôV ê s

Fig. 2(b) \  ] jr   ) a é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A_   â Ä º

\

  H ô  ÇA á ¤ F G$ í \ " f LRSü < HRS  s _  € ª œ~ ½ ӆ ¾ Ó Û ¼0 Ag A s

 — ¸¿ º s À Ò# Q”   .   " f 
_  F G$ í `  ¦ t    ü @Â Ò “  

 „  · ú š\ " f ½ ¨1 l x   H ™ è \  ¦ ½ ¨‰ & ³r ~  ´ à º e ”    H  © œ& h  s

 e ”  . s ü < ° ú  “ É r é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ“ É r { 9  ì

ø Í& h Ü ¼– Ð s $ í ì  r >  í ß – oÓ ü t ~ à Ì} Œ •\ " f ŠҖ Ð ˜ Г ¦÷ &“ ¦ e ” 



. \ V\  ¦ [ þ t  €   NiO [20–25], TiO

[26–34], MoO

[36], Cu

O [37, 38], Fe

O

[39, 40], Nb

O

[41], Ta

O

[42], HfO [43], ZrO

[44,45], ZnO [46,47], CoO [48,49], SiO

[50,51] \ " f• ¸ › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3  .

é

ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ“ É r 1980¸   s „   Ò'  V ,  o

 › ' a8 £ ¤ ÷ &# Q, s _  l ‘ : r B j& m 7 £ §`  ¦ ½ ©" î l  0 Aô  Ç ƒ  ½ ¨

Fig. 2. Schematic diagrams of I −V curves for (a) bipolar resistance switching, (b) unipolar memory switching, and (c) unipolar threshold switching behavior. I

denotes the current compliance.

[ þ

t s  { 9 n ”  Ò'  ”  ' Ÿ ÷ &# Q M ® o  . 1980¸  @ / s „  \   H Ô  ¦í  H Ó

ü

t { _  ² D G ™ è  © œI  + þ A$ í  ) a / B N ç ß –„   _  „  l „  • ¸ [58, 59], / B N ç ß –„   \  _ ô  Ç { … ô a (band bending) [60], ~ à Ì} Œ • ? /

\

 Ò q t|   „  • ¸ € 9  F ' pà Ô [61], ~ à Ì} Œ •õ  „  F G _  ² D G ™ è Ö 6 x ½ + Ë [62]1 p x _   € ª œô  Ç — ¸4 S q[ þ t s  ] jr ÷ &% 3  . ¢ ¸ô  Ç þ j   H \  [ þ t

#

Q" f  H „  F G > €  \ " f_  ç  H| 9 /q ç  H| 9  „  s  [39], í ß –™ è ‘  



o _  „  l & h  s 1 l x \  _ ô  Ç „  • ¸ G V ,  [30], „   _    

†

< Ê  o \  _ ô  Ç W = u l  (trapping) [63]1 p x _  — ¸+ þ A 1 p x s  ] j r

÷ &“ ¦ e ”  . é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ_  p r & h  l

‘ : r B j& m 7 £ § \  @ / # Œ  H  f ” • ¸ ´ ú §“ É r  7 H ê ø Ís  e ” l   H

t ë ß –, $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œs  „  l „  • ¸• ¸ Z  }“ É r Ó ü t| 9 s 

€ 9

 F ' pà Ô (filament)_  + þ AI – Ð r « Ñ ? / Ò\  ¦ › ' a: Ÿ x   H Û ¼ p

l  G V ,  (percolation channel)`  ¦ + þ A$ í l  M :ë  H \  $ 

†

½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œs  { 9 # Qè ß –   H  כ “ É r ´ ú §“ É r † < Æ [ þ t \  _  

#

Œ ~ à Î [ þ t # Œt “ ¦ e ”  . Õ ª Q
 „  l „  • ¸• ¸ Z  }“ É r € 9   F '

pà Ô[ þ t s  | 9 é ß –' Ÿ 1 l x (collective behavior)`  ¦ : Ÿ x # Œ # Qb  G

>

 Û ¼p l  G V , `  ¦ + þ A$ í K    H t , ¢ ¸ô  Ç s  Qô  Ç õ & ñ s 

$

† ½ ÓÛ ¼0 Ag A\    É r ½ ¨^ ‰& h “   z  ´+ « > z  ´\  # Q* ‹ô  Ç % ò † ¾ Ó

`

 ¦ Šҍ  H t   H ¸ ú ˜ · ú ˜ 94 R e ” t  · ú §€ Œ ¤ . þ j   H Ä ºo   H l 

”

> r _  Û ¼p l  s  : r _  l ‘ : r`  ¦ s À ҍ  H Á º Œ •0 A $ † ½ Ó W 1à Ô ° 3 (random resistance network) — ¸+ þ A`  ¦ ô  Ç8 £ x ”  { 9 ˜ Ðr †  , random circuit breaker (RCB) network — ¸+ þ A`  ¦ ] jr  % i 



. Ä ºo   H é ß –í  H ô  Ç ½ ©g Ë :`  ¦ l ì ø ÍÜ ¼– Ð ô  Ç „  l „  • ¸• ¸ Z  }

“ É

r Ó ü t| 9 [ þ t _  | 9 é ß –' Ÿ 1 l x`  ¦ „  í ß –r Ð 3 x † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹, é ß –F G$ í $ 

†

½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ\  @ /ô  Ç ; Ÿ ¤V , “ É r s K \  ¦ • ¸— ¸ô  Ç   e ”  . s 

\

 @ /ô  Ç  [ jô  Ç [ O " î “ É r III  © œ\ " f  Ò  ¦  כ s  .

C. ‰ ˜ m Œ £ ;V R Ë Ã U Øæ ì Ä $ []  §­ Ž üÈ S Ë ”  ôV ê s

Fig. 2(c) \ " f ˜ Ðs   H é ß –F G$ í ë  H) 3  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A_   â Ä º

\

  H ô  ÇA á ¤ F G$ í \ " f LRSü < HRS  s – Ð_  € ª œ~ ½ ӆ ¾ Ó Û ¼0 A

g As  — ¸¿ º s À Ò# Q”   . Õ ª Q
 „  · ú šs     9 e ” t  · ú §`  ¦  â

Ä

º\   H ¿ º > h_  $ † ½ Ó ° ú כ`  ¦ | 9  à º \ O # Q q 6 fµ 1 Ï$ í B j— ¸ o

 ™ è \  ¦ ½ ¨‰ & ³r ~  ´ à º \ O    H é ß –& h s  e ”  . s ü < ° ú  “ É r é

ß –F G$ í ë  H) 3  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ“ É r s p  1980¸   s „  \  Ta oxide, Ti oxide, Nb oxide, VO, V

O

, VO

1 p x _  s $ í ì  r

>

 í ß – oÓ ü t ~ à Ì} Œ •\ " f ŠҖ Ð ˜ Г ¦÷ &% 3   [42,64]. ¢ ¸ô  Ç þ j   H

\

  H Ni s   Ò7 á ¤ ô  Ç NiO ~ à Ì} Œ •\ " f• ¸ ° ú  “ É r ‰ & ³ © œs  ˜ Г ¦  ) a



 e ”   [21].

é

ß –F G$ í ë  H) 3  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A`  ¦ [ O " î l  0 AK  ~ à Ì} Œ •_   o

†

< Æ › ¸$ í    o [21], „  À Ó\  _ K  µ 1 ÏÒ q t   H € 9  F ' pà Ô_  \ P  î

ß –& ñ $ í [65], „   _  s ×  æ Å Ò{ 9  (double injection) [66]1 p x s

 ] jr ÷ &% 3  . Õ ª Q
 0 A_  ƒ  / å L ô  Ç @ / Òì  r _  Ó ü t| 9 [ þ t“ É r

&

h

] X ô  Ç › ¸|  \ " f  H é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ`  ¦

˜

Г    כ \  Å Ò3 l q ½ + É € 9 כ ¹ e ”  . t F K  t  é ß –F G$ í ë  H) 3  $ 

†

½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ`  ¦ é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag Aõ  ƒ  >  # Œ [ O

" î  9  H ” ¸§ 4 “ É r  _  \ O % 3  . þ j   H Ä ºo   H s  Qô  Ç ¿ º

t  é ß –F G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A  s \   H x 9 ] X ô  Ç  © œ › ' a › ' a > 

e ”

Ü ¼ 9, # Q* ‹ô  Ç $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag As  ½ ¨‰ & ³÷ &  H   H LRS  “ : r

•

¸\    É r \ P & h  î ß –& ñ $ í Ä »Á º\       & ñ | ¨ c à º e ”    H  כ

`

 ¦ ½ ©" î ô  Ç   e ”   [67].

¢

¸ô  Ç < É ª p  e ”   H  z  ´“ É r þ j   H \  [ þ t # Q VO

[68, 69], Fe

O

[70], Pr

Ca

MnO

[8–12]1 p x _  Ó ü t| 9  [ þ t \ " f• ¸

$

† ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ[ þ t s   Å Ò ˜ Г ¦  ) a    H  כ s  . s  Qô  Ç Ó

ü t| 9 \ " f_  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ“ É r — ¸¿ º é ß –F G$ í ë  H) 3  $ † ½ Ó Û

¼0 Ag A ‰ & ³ © œ\  K { © œ  ) a  . Õ ª Q
 › ' aº   ƒ  ½ ¨ [ þ t“ É r s  Q ô

 Ç ‰ & ³ © œ`  ¦ „   [ þ t  s _  y © œ © œ › ' a › ' a > \  l “  ô  Ç Ó ü t| 9 _ 

“

¦Ä » $ í | 9 – Ð K $ 3  “ ¦, Mott F K5 Å q- q F K5 Å q „  s  ‰ & ³ © œ [68, 69], Verwey  © œ„  s  ‰ & ³ © œ [70], ¿ º > h_  | 9 " f  © œ  s _   â Ô q

t ‰ & ³ © œ [9–12]`  ¦ l ‘ : r B j& m 7 £ § Ü ¼– РŠҁ © œ “ ¦ e ”  . õ 

ƒ

  s  Qô  Ç Ó ü t| 9 [ þ t \ " f µ 1 Ï|  ) a é ß –F G$ í ë  H) 3  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A

‰

&

³ © œ[ þ t s  Ó ü t| 9 _  “ ¦Ä » : £ ¤$ í \  l “  ô  Ç  כ “  t ,  m €   0 A

\

 ƒ  / å L ) a \ P & h  î ß –& ñ $ í \  l “  ô  Ç  כ “  t \  @ / # Œ  H d ”  y

Œ

•y  ƒ  ½ ¨½ + É € 9 כ ¹ e ”  . s \  ¦ 0 A # Œ  H ˜ Ð  ´ ú §“ É r z  ´ +

«

>   õ \  ¦ » ¡ ¤' ‘ K    9, › ' aº   s  : r[ þ t õ _  & ñ x 9 ô  Ç q “ § ì

 r$ 3 s  € 9 כ ¹ô  Ç z  ´& ñ s  .

D. R q œ  “ Ö «“ Ó ÞÊ Ý å ¾ ËV Ó Å3 û# a W ë s Œ £ ;V R Ë õ m Í ‰ ˜ m Œ £ ;V R Ë $ []  §­ Ž

 üÈ S Ë ”  ôV ê s ô p §8 ý X ê s‰ ˜ mX ì È R w ‹

s

p  · ú ¡\ " f ƒ  / å L ô  Ç  ü < ° ú  s  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ`  ¦ s  6

x ô  Ç RÏ þ ›“ É r [ j@ / s  © œ& h  B j— ¸o – Ð" f ´ ú §“ É r Å Ò3 l q`  ¦ ~ à Î

“

¦ e ”  .  Œ ™$ í „   ü < { 9 ‘ : r _  Sharp, Toshiba 1 p x s  ‰ & ³F 

$

† ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ`  ¦ s 6   x ô  Ç RÏ þ › ™ è  ½ ¨‰ & ³\  & h F G& h Ü ¼– Ð e ”

 “ ¦ e ”   [22,71,72]. RÏ þ ›“ É r q 6 fµ 1 Ï$ í B j— ¸o – Ð" f, ç ß –

¼

#  >  „  · ú š\  _  # Œ ½ ¨1 l x| ¨ c à º e ” Ü ¼ 9, ì ø Í4 Ÿ ¤& h “   æ ¼l  x 9

 { 9 l  0 p x “ ¦, ‰ & ³F _  CMOS _ …ß ¼Z  t – Ðt ü <_    

½

+ Ës  6   x s   9, “ ¦| 9 & h  o 0 p x    H €  \ " f  H  © œ& h  s

 e ”  . s X O >  ½ ¨‰ & ³ “ ¦    H RÏ þ ›_  : £ ¤$ í €  \ " f y Œ •

$

† ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ[ þ t`  ¦  © œé ß –& h `  ¦ q “ § “ ¦  ô  Ç .

é ß

–F G$ í ë  H) 3  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ“ É r ü @Â Ò “   „  · ú šs  \ O 



 H  © œI \ " f  ’  _  & ñ ˜ Ð  © œI \  ¦ { 9 # Q! Qo l  M :ë  H \  q  6

fµ 1 Ï$ í B j— ¸o – Ð" f_  > hµ 1 Ïs  Ô  ¦ 0 p x  .   " f RÏ þ › ™ è



– Ð" f_  6 £ x6   x s  Ô  ¦ 0 p x  “ ¦ ^  ¦ à º e ”  .

€

ª œF G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A“ É r > €  \ " f { 9 # Q
l  M :ë  H \ , ‰ & ³

@

/_  ì ø ͕ ¸^ ‰ l Õ ü t – Ð > €  `  ¦ ~ 1 >  › ¸& ñ ½ + É Ã º e ” `  ¦ 0 p x$ í s

 Z  }  “ ¦ ó ø Íé ß –÷ &“ ¦ e ”  . Õ ª Q
 € ª œF G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A\ 

 â

Ä º, LRS x 9  HRS\ " f_  $ † ½ Ó ° ú כ_  s  Õ ª t  ß ¼ t

 · ú § . @ / Òì  r _   â Ä º 2-3 C  & ñ • ¸\  Ô  ¦ õ   9 2 C 

÷

&t  · ú §  H  â Ä º• ¸  © œ{ © œy  ˜ Г ¦÷ &# Q e ”   [12]. s ü < ° ú   s

 ¿ º $ † ½ Ó © œI _  $ † ½ Ó ° ú כ_  s  ß ¼t  · ú §  H  â Ä º, ¿ º

 ©

œI \  ¦ “  t  l  0 A # Œ  H 4 Ÿ ¤ ¸ ú š “ ¦   y Œ ™ô  Ç ½ ¨1 l x  r– Ð

€ 9

כ ¹– Ð  . ¢ ¸ô  Ç $ † ½ Ó ° ú כ\  כ ¹1 l x s  e ”   H  â Ä º s \  _  ô

 Ç \  Q_  µ 1 ÏÒ q t S X ‰Ò  ¦ s  B Ä º Z  }  . ¢ ¸ô  Ç € ª œF G$ í $ † ½ ÓÛ ¼ 0

Ag A_   â Ä º ¿ º $ † ½ Ó  © œI \  ¦ ½ ¨‰ & ³ l  0 A # Œ  H “   „  

· ú

š_  € ª œ F G$ í `  ¦ — ¸¿ º s 6   x l  M :ë  H \ , y Œ • B j— ¸o  ™ è 

\

 € 9 ƒ  & h Ü ¼– Ð à Ô ½ ™t Û ¼'  (transistor) [ þ t # Q  ô  Ç 



 H ] j€  •› ¸| s  e ”  .   " f ´ ú §“ É r  r \ " f  H € ª œF G$ í $ 

†

½ ÓÛ ¼0 Ag A ˜ Ð   H é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A\  @ /ô  Ç ƒ  

½

¨\  ¦  8  Ö ¸ µ 1 Ï >  ”  ' Ÿ  “ ¦ e ”   H z  ´& ñ s  .

é

ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A_   â Ä º, LRS x 9  HRS\ " f _

 $ † ½ Ó ° ú כ_  s  10

− 10

% ò % i Ü ¼– Ð B Ä º  H  כ Ü ¼

–

Ð ˜ Г ¦÷ &# Q e ”  .   " f 4 Ÿ ¤ ¸ ú š “ ¦   y Œ ™ô  Ç “  t  x 9  ½ ¨1 l x



r– Ð \ O  8 • ¸ q “ §& h  6   x s  >  z  ´] j_  B j— ¸o  ™ è 

–

Ð 6 £ x6   x s  0 p x  . ¢ ¸ô  Ç é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A_ 

 â

Ä º B j— ¸o  ! s q (cell)ç ß –_  ™ D ¥‚   (cross talk) ë  H ] jë ß – K   

€   ÷ &Ù ¼– Ð q “ §& h  é ß –í  H ô  Ç ½ ¨› ¸“    s š ¸× ¼ (diode)ë ß – s

 [ þ t # Q€    ) a  . þ j   H  Œ ™$ í \ " f  H s  Qô  Ç  s š ¸× ¼ë ß –

`

 ¦  6   x   H ½ ¨› ¸\  ¦ & h 8 £ x Ü ¼– Ð ë ß –[ þ t # Q B j— ¸o _  6   x | ¾ Ós  Z

 } s   H l Õ ü t`  ¦ > hµ 1 Ï # Œ µ 1 ϳ ðô  Ç   e ”   [73,74].   " f

 

² D G € ª œí ß –_  é ß –í  H  oü < q 6   x _  ] X y Œ ™\  e ” # Q, é ß –F G$ í B j— ¸ o

 $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A_   â Ä º  8  © œ& h s  e ”  “ ¦ ^  ¦ à º e ”  .

Õ

ª Q
 é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A_   â Ä º\ • ¸  f ” • ¸ K

  K   ½ + É Y >  t  ë  H ] j e ”  . ' Í P :, HRS\ " f LRS

–

Ð   ¨ 8 Š r v   H X <\  € 9 כ ¹ô  Ç Set „  · ú šõ  LRS\ " f HRS © œ I

– Ð   ¨ 8 Š r v   H X <\  € 9 כ ¹ô  Ç Reset „  · ú šs  d ”  >     o ô

 Ç   H  כ s  .   " f Set x 9  Reset „  · ú š_  í ß –Ÿ í\  ¦ þ j™ è



o l  0 Aô  Ç ” ¸§ 4 `  ¦ ´ ú §s  % i Ü ¼
, Õ ª 1 l x î ß –  H ”  „  s 

\ O

% 3   [75]. Ñ ü t P :, „  l „  • ¸• ¸ Z  }“ É r Ó ü t| 9 s  | 9 é ß –' Ÿ 1 l x

`

 ¦ : Ÿ x K  r « Ñ ? / Ò\  + þ A$ í ÷ &  H Û ¼p l  G V , `  ¦ # Qb  G>  › ¸

&

ñ ½ + É Ã º e ”   H t  ×  æ כ ¹  . ! Ó P :, s  Qô  Ç ™ è \  ¦ | 9 & h 



o½ + É M : Õ ª ß ¼l  ô  Ç>  Á º% Á s  9, ™ è   Œ • f ” \   



 ™ è  ? / Ò\  â ìØ Ô  H „  À Ó 1 p x _  Ó ü t o | ¾ Ós  # Qb  G>  è  HF K

¸ ú

šl  (scaling) | ¨ c à º e ”   H  s  .

0

A\  ƒ  / å L ) a ë  H ] j[ þ t`  ¦ K    l  0 A # Œ  H, é ß –F G$ í B j

—

¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A\  › ' a ô  Ç Ó ü t o & h “   s K  € 9 כ ¹ Ô  ¦   

 . þ j   H Ä ºo   H RCB W 1à Ô ° 3 — ¸+ þ A`  ¦ ] jr  “ ¦, „  í ß – r

Ð 3 x`  ¦ : Ÿ x # Œ é ß –F G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ\  @ /ô  Ç ; Ÿ ¤V , “ É r s

K \  ¦ • ¸— ¸ô  Ç   e ”  . : £ ¤ y  s  Qô  Ç Ä ºo _  ƒ  ½ ¨  H 0 A

\

 ] jr   ) a ë  H ] j& h  î  r X < % ƒ6 £ § ¿ º ë  H ] j\  @ / # Œ  © œ{ © œô  Ç

”

 „  `  ¦ ˜ Ð# Œï  r   e ”   [32,76]. $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ\  @ / 

#

Œ  H 1970¸  \  s p  Dearnalyü < Biedermans  8 ú x[ O  7 Hë  H Ü

¼– Ð  ê  r   e ” Ü ¼ 9, Õ ª Ê ê # Œ Q ¼ # _  8 ú x[ O  7 Hë  H s  µ 1 ϳ ð

 )

a   e ”   [65, 77]. þ j   H \   H Sawa  € ª œF G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 A g A ‰ & ³ © œ\  @ /ô  Ç 8 ú x[ O  7 Hë  H`  ¦ µ 1 ϳ ðô  Ç   e ”   [78].   " f

‘

: r  7 Hë  H \ " f  H é ß –F G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ\  @ /ô  Ç ì  r  _  µ

1 τ  `  ¦ › ¸" î “ ¦, þ j   H \  µ 1 ϳ ðô  Ç RCB W 1à Ô ³ 3 — ¸+ þ A\  @ / K

" f  [ jy   À ғ ¦  ô  Ç .

III. ‰ ˜ m Œ £ ;V R Ë $ []  §­ Ž üÈ S Ë ”  ôV ê sÊ Ý RCB 5 2² Ž² ú Q {

¢] k ù

A. ‰ ˜ m Œ £ ;V R Ë $ []  §­ Ž üÈ S Ë8 ý — ¤~ ¿ ÷ m Ç] M ö + s ÇÊ Ý

Fig. 3(a)“ É r TiO

~ à Ì} Œ •\ " f ˜ Ðs   H é ß –F G$ í B j— ¸o  $ 

†

½ ÓÛ ¼0 Ag A`  ¦ ¸ ú ˜ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 A g A“ É r { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð Forming, Reset, Set õ & ñ s  “ ¦ Ô  ¦ o 



 H [ j > h_  ½ ¨1 l x õ & ñ Ü ¼– Ð s À Ò# Q”   . { 9 ì ø Í& h “   Ó ü t| 9 [ þ t

“ É

r ¿ º > h_  ï  r î ß –& ñ ô  Ç  © œI \  ¦ ° ú “ ¦ e ” t  · ú § .   " f » ¡ ¤

„

 l _  ½ ¨› ¸\  ¦ t    TiO

B j— ¸o  ! s qs  ¿ º > h_  ï  r î ß –& ñ ô  Ç



© œI [ þ t`  ¦ | 9  à º e ” • ¸2 Ÿ ¤, Fig. 3 (a) \  0 l qÒ  o  o¶ ú ˜³ ð– Ð ³ ð r

  ) a  כ õ  ° ú  s  ü @ Ò\ " f „  · ú š`  ¦  >   ) a  . Forming

„

 · ú š\  s Ø Ô>  ÷ &€   TiO

~ à Ì} Œ •“ É r Á º É r Ä »„  $ í L :f ”  (soft dielectric breakdown) [47,79] s    H q % i õ & ñ `  ¦   > 

÷

&“ ¦ [80,82], r « Ñ ? /\   H „  l „  • ¸• ¸ Z  }“ É r G V , s  + þ A

$ í

÷ &>   ) a  . Ó ü t : r s  Qô  Ç Ô  ¦ î ß –& ñ ô  Ç  © œI \  „  À Ó\  ¦ t 5 Å q

&

h Ü ¼– Ð f  Ë  9Å Ò>  ÷ &€   ~ à Ì} Œ •_  Ä »„  $ í “ É r ¢ - a„  y  L :t > 

 )

a  . s \  ¦ } Œ •l  0 A # Œ # QÖ ¼ ô  Ǖ ¸ s  © œ_  „  À Ó â ìØ Ô t

 3 l w >    H X <, s  M :_  „  À Ó ° ú כ`  ¦ í  H6 £ x„  À Ó(current compliance)  “ ¦  ҏ É r  .

Forming õ & ñ `  ¦   “ ¦
€  , TiO

~ à Ì} Œ •“ É r LRS  © œI – Ð [

þ

t # Qç ß – . s   H 
_  ï  r î ß –& ñ  ) a  © œI – Ð" f, ü @Â Ò „  · ú šs 

 

t  · ú § • ¸ s   © œI \  ¦  © œ{ © œy  š ¸ ½ ™ r ç ß – Ä »t ½ + É Ã º e ” 



. Fig. 3 (a)_  Ô  „“ É rÒ  o  o¶ ú ˜³ ð– Ð ³ ðr ô  Ç  כ õ  ° ú  s  ü @Â Ò _

 „  · ú š`  ¦  r   €  , Reset õ & ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ LRS\ " f

Fig. 3. (a) Characteristic unipolar resistance switching behaviors of TiO

thin film. Forming, Reset and Set pro- cess are denoted by green up arrow, red down arrow and orange up arrow, respectively. (b) Current compliance dependence of TiO

thin film. (c) Simulation results of the Forming, Reset and Set processes by using the ran- dom circuit breaker network model. (d) Simulation re- sults of the current compliance dependence. (S. C. Chae et al. : Random circuit breaker network model for unipo- lar resistance switching. Advanced Materials. 2008. 20.

1154-1159. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.

KGaA. Reproduced with permission).

HRS – Ð $ † ½ Ó   ¨ 8 Š s  { 9 # Q
 . HRS  H ¢ ¸ 
_  ï  r î ß –& ñ

 )

a  © œI – Ð" f, { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð $ † ½ Ó_  ° ú כs  LRS˜ Ð  10

−10

&

ñ • ¸ ß ¼ . s  Qô  Ç  © œI \ " f Fig. 3(a)_  Å Ò S ! Ò  o  o¶ ú ˜³ ð

–

Ð ³ ðr ô  Ç  כ õ  ° ú  s  ü @Â Ò „  · ú š`  ¦  €  , Set õ & ñ `  ¦ : Ÿ x

# Œ HRS\ " f LRS– Ð $ † ½ Ó   ¨ 8 Š s  { 9 # Qè ß – . Set õ & ñ \ 

"

f• ¸ ¢ - a„  ô  Ç Ä »„  $ í L :f ” s  { 9 # Q± ú ˜ 0 A+ « >s  e ” 6 £ § Ü ¼– Ð í  H 6

£ x„  À Ó_  ° ú כ`  ¦ [ O & ñ # Œ  ô  Ç . Resetõ  Sets    H ¿ º

$

† ½ ӄ  ¨ 8 Š õ & ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ, LRSü < HRS  H " f– Ð % i & h Ü ¼

–

Ð „  ¨ 8 Š s  0 p x  .

é

ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ\ " f  H,  6   x   H í  H 6

£ x„  À Ó_  ° ú כ\     „  À Ó-„  · ú š (I − V ) : £ ¤$ í s     oô  Ç .

Fig. 3 (b)  H TiO

~ à Ì} Œ •\ " f í  H6 £ x„  À Ó_  ° ú כ\     # Qb  G

>

 I − V : £ ¤$ í s     o   H \  ¦ ¸ ú ˜ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . 7 £ ¤ í  H 6

£ x„  À Ó_  ° ú כs   H  â Ä º\   H LRS _  $ † ½ Ó ° ú כs  ×  ¦ # Q[ þ t > 

÷

& 9, Reset „  · ú š ° ú כ“ É r 7 £ x  >   ) a  .

s

p  II.D. ] X \ " f é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ\ 

"

f  H Reset õ  Set „  · ú šs  d ”  >  כ ¹1 l x ô  Ç   H ë  H ] j& h `  ¦ t 

&

h ô  Ç   e ”  . Fig. 4(a)  H ô  Ç > h_  Pt/TiO

/Pt B j— ¸o 

!

s q`  ¦ s 6   x # Œ $ † ½ Ӂ  ¨ 8 Š`  ¦ ì ø Í4 Ÿ ¤& h Ü ¼– Ð Ã º' Ÿ ½ + É M :, I − V :

£ ¤$ í _     o\  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . s  Õ ªa Ë >\ " f ˜ Ѝ  H  ü <

° ú

 s  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A\  € 9 כ ¹ô  Ç „  · ú š (: £ ¤ y  Set „  · ú š)\   H  H í

ß –Ÿ í ” > r F    H  כ “ É r q 6 fµ 1 Ï$ í B j— ¸o  ™ è _  6 £ x6   x \ 

Fig. 4. (a) Switching voltage distribution in one Pt/TiO

/Pt memory cell. (b) Switching voltage distri- bution in Pt/TiO

/Pt memory cells fabricated in same batch. (c) Simulation results of switching voltage dis- tribution from the given initial configuration using the random circuit breaker network model. (d) Simulation results of switching voltage distribution in various ini- tial configurations. (S. C. Chae et al. : Random circuit breaker network model for unipolar resistance switching.

Advanced Materials. 2008. 20. 1154-1159. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Reproduced with permission.).

 H # Q 9¹ ¡ § Ü ¼– Ð  Œ •6   x ½ + É Ã º e ”  . s  Qô  Ç í ß –Ÿ í  H q é ß – ô  Ç

>

h_  ! s q_  ì ø Í4 Ÿ ¤ ½ ¨1 l x \ " fë ß –
 
  H  כ s   m  , ° ú  “ É r /

B N& ñ \ " f ë ß –[ þ t # Q · p # Œ Q B j— ¸o  ! s q\ " f › ' a8 £ ¤ ) a  . Fig.

4(b)  H # Œ Q Pt/TiO

/Pt B j— ¸o  ! s q[ þ t s  ° ú   H I − V : £ ¤

$ í

[ þ t`  ¦ ° ú  s  ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . s  Qô  Ç Forming, Reset, Õ ª o

“ ¦ Set „  · ú š_  í ß –Ÿ í B Ä º ß ¼   H  z  ´“ É r ‰ & ³F  RÏ þ ›s  K

  K   ½ + É  © œ # Q 9î  r { © œ€  õ ] js  .

é

ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ“ É r Forming ¢ ¸  H Set õ

& ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ „  l „  • ¸• ¸ Z  }“ É r Ó ü t| 9 s  r « Ñ ? / Ò\  ¦

› '

a: Ÿ x   H Û ¼p l  G V ,  (percolation channel)`  ¦ + þ A$ í ô  Ç 



 H Šҁ © œ“ É r s p  ´ ú §“ É r † < Æ [ þ t \  _  # Œ ~ à Î [ þ t # Œt “ ¦ e ” 



. s \  ¦ f ” ] X & h Ü ¼– Ð › ' a8 £ ¤ l  0 A # Œ, Å Ò  „    ‰ & ³p 

 â

Z O  (scanning electron microscopy)s 
 „  • ¸ " é ¶  j Ë µ ‰ & ³ p

 â Z O  (Conducting Atomic Force microscopy: C-AFM)

`

 ¦ s 6   x ô  Ç ƒ  ½ ¨   õ [ þ t s  ˜ Г ¦÷ &% 3   [83,85]. Fig. 5  H TiO

~ à Ì} Œ •_  Forming õ & ñ `  ¦ : Ÿ x K  % 3 “ É r LRS ü < Reset õ 

&

ñ Ê ê_  HRS  © œI \ " f_  ³ ð€   „  À Ó x 9 • ¸\  ¦ C-AFM`  ¦ s

6   x K " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ s  . Fig. 5 (a)  H 8 V _  „  · ú š`  ¦ C-AFM  9 \  “   “ ¦ Å Ò  # Œ ë ß –Ž  H TiO

~ à Ì} Œ •_  ³ ð€  

`

 ¦ C-AFM  9 \  0.1 V`  ¦ “   €  " f Å Ò  # Œ % 3 “ É r % ò



© œs  . s  Õ ªa Ë >\ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s  LRS\ " f  H à º nm

&

ñ • ¸ ß ¼l _  ² D G ™ è& h “   „  l „  • ¸ G V , s  + þ A$ í ÷ &  H  כ `  ¦

^

 ¦ à º e ”  . Fig. 5(b)  H  9 \  1 V_  „  · ú š`  ¦ K  HRS\  ¦ Ä

»• ¸ô  Ç Ê ê, % 3 “ É r ³ ð€   „  À Ó x 9 • ¸_   © œI s  . HRS\ " f

Fig. 5. The rupture and formation of conduction path in TiO

thin film. (a) Mapping of the current flow through the surface just after scanning the C-AFM tip with V

= 8 V. Note that this map shows locally distributed con- ducting regions. (b) Mapping of the surface after scan- ning C-AFM tip with 1 V, the TiO

surface in the HRS state shows that the locally distributed conducting re- gions disappear. (S. C. Chae et al. : Random circuit breaker network model for unipolar resistance switching.

Advanced Materials. 2008. 20. 1154-1159. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Reproduced with permission).



 H Fig. 5(a) \ " f ˜ Г   „  l „  • ¸ G V , s  — ¸¿ º   t   H

 כ

`  ¦ ^  ¦ à º e ”  . C-AFM_  % ò  © œ“ É r ³ ð€  `  ¦ : Ÿ x # Œ â ìØ Ô



 H „  À Ó x 9 • ¸ ì  r Ÿ í\  ¦ ˜ Ð# Œ×  ¦ ÷  r, „  l „  • ¸• ¸ Z  }“ É r ? / Â

Ò G V , _  ½ ¨^ ‰& h “   — ¸_ þ v`  ¦ ˜ Ð# ŒÅ Òt   H · ú §  H  . Õ ª Q
 Reset õ & ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ ? /Â Ò G V , s  — ¸¿ º   ”     H  כ ˜ Ð



  H ? /Â Ò G V , _  { 9  Ò Joule \ P  1 p x Ü ¼– Ð l “   # Œ = å S l 

#

Q
  H  כ Ü ¼– Ð K $ 3    H  כ s  …  `›    ƒ  Û ¼X O  .   

"

f Fig. 6\ " f ˜ Ð# ŒÅ ҍ  H  ü < ° ú  s , LRS  H ¿ º „  F G  s 

\

 „  l „  • ¸• ¸ Z  }“ É r Û ¼p l  G V , s  + þ A$ í ÷ &# Q e ”   H  © œ I

s  9, HRS  H G V , _  { 9  Ò = å S   e ”   H  © œI – Ð K $ 3  



 H — ¸4 S q`  ¦ Ò q ty Œ •½ + É Ã º e ”   [32]. s ü < ° ú  “ É r & ñ $ í & h “   — ¸

Fig. 6. Schematic diagrams of the filament model for unipolar resistance switching behaviors. The local cur- rent paths, called filament, are considered to be switched by the rupture and formation during the operation.

4

S q“ É r s p  ´ ú §“ É r † < Æ [ þ t \  @ / # Œ ] jr ÷ &% 3 Ü ¼
 [30],   f ”

• ¸ „  l „  • ¸• ¸ Z  }“ É r € 9  F ' pà Ô[ þ t s  # Q* ‹ô  Ç | 9 é ß –' Ÿ 1 l x (collective behavior)`  ¦ : Ÿ x # Œ Û ¼p l  G V , `  ¦ + þ A$ í “ ¦

= å

S # Q  H t , ¢ ¸ô  Ç s  Qô  Ç õ & ñ s  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A\  # Q* ‹ô  Ç

% ò

† ¾ Ó`  ¦ Šҍ  H t   H ¸ ú ˜ · ú ˜ 94 R e ” t  · ú §€ Œ ¤ .

B. RCB 5 2² Ž² ú Q { ¢¨ | 8 ý כ r Çã _ Ë

:

Ÿ

x > Ó ü t o † < Æ& h  — ¸4 S q\ " f Û ¼p l  s  : r“ É r s p  1970¸   x 9  1980¸  @ /\    5 g ´ ú §“ É r † < Æ [ þ t \  _  # Œ ƒ  ½ ¨÷ &# Q M ® o   [86–96]. : £ ¤ y  Û ¼p l  s  : r _  ô  Ç 7 á x À ӓ   Á º Œ •0 A $ † ½ Ó W 1 à

Ô ° 3 — ¸4 S q“ É r ¿ º > h_    É r $ † ½ Ó° ú כ`  ¦ ”   $ † ½ Ó[ þ t s  Á º



Œ

•0 A– Ð ì  r Ÿ í½ + É M :
 
  H $ † ½ Ó[ þ t _  Á º 8l  (cluster)\  ¦ s

6   x # Œ Ó ü t| 9 _  : £ ¤$ í [ þ t`  ¦ ¸ ú ˜ [ O " î “ ¦ e ”  . : £ ¤ y  r « Ñ

\

 ¦ › ' a: Ÿ x   H Á ºô  Ç@ /_  Á º 8l  + þ A$ í ÷ &  H õ & ñ `  ¦ Û ¼p  l

 ‰ & ³ © œs  “ ¦ { 9 (  Ü ¼ 9, s \  ¦ : Ÿ x # Œ ¿ º $ † ½ Ó_   Òx q 

  † ‡ \     { 9 # Q
  H F K5 Å q- q F K5 Å q „  s  ‰ & ³ © œ`  ¦ [ O 

"

î “ ¦ e ”  . s  Qô  Ç & ñ & h “   ‰ & ³ © œ`  ¦  À ҍ  H Û ¼p l  s  : r

Fig. 7. (a) A schematic diagram of the RCB network, composed of circuit breakers. (b) detail switching con- ditions between bistable states of a circuit breaker. (S.

C. Chae et al. : Random circuit breaker network model for unipolar resistance switching. Advanced Materials.

2008. 20. 1154-1159. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Reproduced with permission).

[ þ

t“ É r 7 á §  8 { 9 ì ø Í o÷ &# Q, Ó ü t| 9 _   ’ < H`  ¦ l Õ ü t   H Á º Œ •0 A É

ÓÝ ¼ W 1à Ô ° 3 (random fuse network) — ¸4 S qs 
 q & ñ  © œ S X ‰ í

ß –(anomalous diffusion)_  q % i & h  õ & ñ 1 p x`  ¦  À ҍ  H

—

¸4 S q[ þ t s 
 z Œ ¤  [97–104]. RÏ þ ›\ " f ˜ Ðs   H Reset õ  Set _  $ † ½ Ó    o  H Á º Œ •0 A $ † ½ Ó W 1à Ô ° 3 — ¸4 S q\ " f  À ҍ  H F

K5 Å q- q F K5 Å q „  s ü < # Q‹ "  _ p \ " f { 9 3 l q  © œ: Ÿ x   H  Òì  r s

 e ”  . Õ ª Q
 Á º Œ •0 A $ † ½ Ó W 1à Ô ° 3 — ¸4 S q\ " f  H ¿ º > h _

 $ † ½ Ó ° ú כ`  ¦ Å Ò# Q”    Òx q \  ¦ Ä »t ô  Ç G  Á º Œ •0 A– Ð & ñ 

#

Œ  Ò# Œ % i  .   " f Á º Œ •0 A $ † ½ Ó W 1à Ô ° 3 — ¸4 S q“ É r & ñ & h 

“

  $ í | 9 `  ¦  Ò  ¦ à º µ 1 Ú\  \ O  . ô  Ǽ #  1 l x% i † < Æ& h “   €  `  ¦   À

ҍ  H   É r Û ¼p l  s  : r[ þ t • ¸ ô  Ç  © œI \ " f   É r  © œI – Ð „   s

 # Œ   H q % i  õ & ñ `  ¦  À ғ ¦ e ”  .   " f s [ þ t“ É r LRS ü < HRS  s _  % i  $ † ½ Ó   ¨ 8 Š õ & ñ `  ¦  À Ò# Q  



 H é ß –F G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A_  — ¸4 S q– Ð" f  H & h ] X  t  · ú § .

s

 Qô  Ç # Q 9¹ ¡ §`  ¦ F G4 Ÿ ¤ l  0 A # Œ, þ j   H Ä ºo   H RCB W

1à Ô ° 3 — ¸4 S qs    H D h– Ðî  r s  : r`  ¦ ] jî ß – % i  . Fig. 7 (a)  H  r– Ð é ß –l  (circuit breaker)– Ð + þ A$ í  ) a W 1à Ô ° 3`  ¦

˜

Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . s  — ¸4 S q\ " f  H r

ü < r

(r

 r

)    H ¿ º

>

h_  $ † ½ Ó ° ú כ`  ¦ | 9  à º e ”   H  r– Ð é ß –l [ þ t s  — ¸# Œ, 2 

Fig. 8. Detailed circuit breaker configurations in the RCB networks. (a) A pristine state with a few circuit breakers in the on-state. (b) The LRS, in which a per- colating cluster of on-state circuit breakers is formed be- tween the top and bottom electrodes. (c) The HRS, in which a broken link is formed in the nearly percolating cluster. (d) The configurations after the 4th, 5th, 6th, and 7th iterations during the forming operation. These figures show that the percolating cluster growth occurs as an avalanche process. These snapshots also indicate that the growth has a preferred direction, parallel to the applied electric field. (S. C. Chae et al. : Random circuit breaker network model for unipolar resistance switching.

Advanced Materials. 2008. 20. 1154-1159. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Reproduced with permission.).

"

é

¶ _  bond Û ¼p l  s  : r _  W 1à Ô ° 3`  ¦ + þ A$ í “ ¦ e ”  . y Œ •



r– Ð é ß –l [ þ t s  # Qb  G>  > h` ‚ # Œ ¿ º > h_  ï  r î ß –& ñ  © œI 

\

" f y Œ •y Œ •   ¨ 8 Š ½ + É Ã º e ”   H  & ñ K ”   €  , Ä ºo   H s  W

1à Ô ° 3 — ¸4 S q`  ¦ é ß –F G$ í $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ`  ¦ [ O " î   H s 



: r Ü ¼– Ð  Ö ¸6   x ½ + É Ã º e ”  . ( Ž É Ó' _  „  í ß –r Ð 3 x`  ¦ ˜ Ð  ~ 1 > 

l  0 A # Œ, Ä ºo   H B Ä º é ß –í  H ô  Ç  r– Ð é ß –l [ þ t _  > h` ‚

"

é

¶ g Ë :`  ¦ G × þ ˜ % i  . 7 £ ¤ Fig. 7 (b) \ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s , r

_  $ † ½ Ó ° ú כ`  ¦ ° ú   H  r– Ð é ß –l \  „  · ú š v

   o €   r

_  $ † ½ Ó ° ú כ`  ¦ ° ú • ¸2 Ÿ ¤ é ß –s  ÷ &“ ¦, ì ø Í@ /– Ð r

_  $ † ½ Ó

° ú

כ`  ¦ ° ú   H  r– Ð é ß –l \  „  · ú š v

   o €   r

_  $ † ½ Ó ° ú כ

`

 ¦ ° ú • ¸2 Ÿ ¤ \ P  2 ; “ ¦ & ñ % i  . Fig. 8(a)\ " f% ƒ! 3  ˜ Ð

#

ŒÅ ҍ  H  כ ° ú  s , Ä º‚   œ íl  › ¸| Ü ¼– Ð p

   H { 9 & ñ q _ 



r– Ð é ß –l  r

_  $ † ½ Ó ° ú כ (Ô  „“ É r Ò  o_  Ï ã T“ É r ‚  Ü ¼– Ð ³ ðr  H

† d)`  ¦ ° ú “ ¦
 Qt   H r

_  $ † ½ Ó ° ú כ (œ í2 Ÿ ¤ Ò  o_  · û ª“ É r ‚  Ü ¼

–

Ð ³ ðr  H † d)`  ¦ ° ú   H W 1à Ô ³ 3`  ¦ & ñ “ ¦, K { © œ ° ú כ`  ¦ ° ú “ É r



r– Ð é ß –l \  ¦ Á º Œ •0 A– Ð ‚  & ñ % i  .  6 £ § s  Qô  Ç RCB W

1à Ô ° 3\  { 9 & ñ ° ú כ_  ü @Â Ò „  · ú šs  K & ’  “ ¦ & ñ “ ¦, y

Œ

•  r– Ð é ß –l \     2 ; „  · ú š v\  ¦ Kirchoff Z O g Ë :`  ¦ Û  ¦ # Q" f

>

í ß – % i  . > í ß –  ) a v  Fig. 7(b)\ " f ˜ Ð# ŒÅ ҍ  H  r– Ð  é

ß –l [ þ t _  > h` ‚ " é ¶ g Ë :`  ¦ ë ß –7 á ¤   H  â Ä º, & h ] X ô  Ç   ¨ 8 Š`  ¦ & h  6

x ô  Ç Ê ê    2 ; v\  ¦  r  > í ß – % i  . Õ ª   õ  Ä ºo   H B Ä º

<

É

ª p – Ðî  r  z  ´`  ¦ µ 1 Ï|  % i  . 7 £ ¤ ü @ Ò_  „  · ú šs  7 £ x  

#

Œ # Q* ‹ô  Ç ë  H) 3  ° ú כ\    \  ¦ M : t   H  r– Ð é ß –l [ þ t _ 

>

h` ‚\     o › ' a8 £ ¤ ÷ &t  · ú §€ Œ ¤ . Õ ª Q
 > h` ‚\     o

Ò q

tl l  r  Œ • €  , Fig. 8(d)\ " f ˜ Ð# ŒÅ ҍ  H  ü < ° ú  s ,   I

 (avalanche) ‰ & ³ © œ`  ¦ : Ÿ x # Œ W 1à Ô ° 3 ? /\  „  l „  • ¸• ¸

 Z  }“ É r Û ¼p l  G V , s  + þ A$ í ÷ &  H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ” % 3  . s 



 H LRS \  K { © œ÷ & 9, Fig. 8(b)\  ˜ Ðs   H Õ ªa Ë >“ É r LRS \  K

{ © œ÷ &  H W 1à Ô ° 3_  ô  Ç \ V\  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . ¢ ¸ô  Ç s  Qô  Ç



r– Ð\   r  „  · ú š`  ¦  €  " f „  · ú š`  ¦ 7 £ x r v €  , Û ¼p  l

 G V , _  { 9 Â Ò r

_  $ † ½ Ó ° ú כ`  ¦ ° ú >  ÷ &# Q Fig. 8 (c)ü <

° ú

 s  HRS– Ð    o   H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  .

C. RCB 5 2² Ž² ú Q { ¢¨ |   ¹ ō ˜ mS ó o ÞÊ Ý ÷ m Ç] M öÊ Ý8 ý R w ‹

RCB W 1à Ô ° 3 — ¸+ þ A“ É r é ß –F G$ í B j— ¸o  $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A ‰ & ³ © œ

\

" f ˜ Ðs   H „  + þ A& h “   z  ´+ « >   õ [ þ t`  ¦ „  í ß –r Ð 3 x   H X <

$ í

/ B NÙ þ ¡ . Fig. 3\ " f_  s  : r   õ [ þ t“ É r r

= 1000 Ohm cm, r

=1 Ohm cm, p

=0.5 %    H ° ú כ`  ¦  6   x # Œ 50 × 20 _  2 " é ¶ W 1à Ô ° 3\ " f ' Ÿ ô  Ç „  í ß –r Ð 3 x _   â Ä º\  ¦ ˜ Ð# ŒÅ Ò

“

¦ e ”  . Fig. 3(c)\ " f ˜ Ð# ŒÅ ҍ  H  ü < ° ú  s ,  r– Ð é ß –l 

–

Ð s À Ò# Q”   W 1à Ô ° 3“ É r Forming, Reset, Õ ªo “ ¦ Set õ & ñ

`

 ¦ ¿ ËÒ 6 x y  F ‰ & ³½ + É Ã º e ” % 3  . ¢ ¸ô  Ç Fig. 3(d)\ " f ˜ Ð# ŒÅ Ò



 H  ü < ° ú  s , í  H6 £ x„  À Ó_  ° ú כ\    É r I − V / B G‚  _     o

•

¸ ¿ ËÒ 6 x >  F ‰ & ³½ + É Ã º e ” % 3  .

¢

¸ô  Ç Fig. 4(a), (b)\ " f ˜ Ð# Œï  r z  ´+ « >& h Ü ¼– Ð › ' a8 £ ¤ ) a Reset x 9  Set „  · ú š_  כ ¹1 l x ‰ & ³ © œ• ¸ ¸ ú ˜ [ O " î ½ + É Ã º e ” % 3  .

:

£

¤ y  Fig. 4(c)\ " f ˜ Ð# ŒÅ ҍ  H  ü < ° ú  s , 
_  W 1à Ô ° 3

\

 Resetõ  Set õ & ñ `  ¦ ì ø Í4 Ÿ ¤ † < Ê\     Reset x 9  Set „  · ú š

° ú

כ\   H    o e ” 6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . I − V / B G‚   0 A_  Õ ü w  



 H „  í ß –r Ð 3 x`  ¦ à º' Ÿ ô  Ç Resetõ  Set õ & ñ _  ì ø Í4 Ÿ ¤ à º– Ð" f, Ä

ºo   H $ † ½ ÓÛ ¼0 Ag A\  € 9 כ ¹ô  Ç „  · ú š(: £ ¤ y  Set „  · ú š)s   © œ {

© œy  ß ¼>  כ ¹1 l x`  ¦ u “ ¦ e ” 6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . Ä ºo _  „  í ß – r

Ð 3 x õ & ñ s    & ñ  : r& h “   — ¸4 S q`  ¦ l ì ø ÍÜ ¼– Ð ô  Ç   H & h \  q

Æ Ò# Q, s ü < ° ú  s   _  Á º Œ •0 A% ƒ! 3  ˜ Ðs   H כ ¹1 l x ‰ & ³ © œ“ É r

<

É

ª p  e ”   H ‰ & ³ © œs   u  ´ à º \ O  . ¢ ¸ô  Ç Fig. 4(d)  H Å Ò# Q

”

  p

`  ¦ t “ ¦ r

`  ¦ t     r– Ð é ß –l [ þ t _  œ íl  C 0 A/ B N ç

ß –_  — ¸_ þ v`  ¦  Ë ¨“ ¦ „  í ß –r Ð 3 x`  ¦ ì ø Í4 Ÿ ¤ ô  Ç   õ – Ð" f, Fig.

4(b) \ " f ˜ Ð# Œ ï  r # Œ Q Pt/TiO

/Pt B j— ¸o  ! s q[ þ t s  ° ú   H I − V : £ ¤$ í    o[ þ t`  ¦ ¸ ú ˜ l Õ ü t ½ + É Ã º e ” % 3  .

D. + s Ç] K ¤  ºX N Ë ù p §  › ͓ Ó Þ” X ¢ ­ Ž üÈ S Ë  ¹ Å°  q  ˜ mƒ ºõ u § ú n ÚT  À

W ¥  Ö «V R Ë < gS 

II.D. ] X \ " f  7 H _ ô  Ç  ü < ° ú  s , Û ¼0 Ag A „  · ú š_  í ß –Ÿ í ë  H ]

j  H z  ´] j& h “   RÏ þ ›_  6 £ x6   x \  e ” # Q  H  © œE  | ¨ c à º µ 1 Ú

Fig. 9. (a) Wide distributions in V

, V

, and V

without any defective circuit breakers. (b) The distribution of V

, V

, and V

with four aligned defective circuit breakers introduced at both elec- trode. (c) The reduction in all distributions of V

, V

, and V

with four aligned defective circuit breakers introduced at one electrode. (S. C. Chae et al. : Random circuit breaker network model for unipo- lar resistance switching. Advanced Materials. 2008. 20.

1154-1159. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.

KGaA. Reproduced with permission.).

Fig. 10. Resistance switching behaviors of Pt/NiO (60 nm) / Pt capacitors with an area of 46 × 46 m

. (a) A ca- pacitor with bottom electrode thickness of 150 nm shows typical unipolar resistance memory switching behavior, while (b) a capacitor with bottom electrode thickness of 20 nm shows threshold switching behavior. (c) Types of resistance switching behaviors in terms of the Pt bottom electrode thickness. (Reprinted with permission from S.

H. Chang et al., Applied Physics Letter, vol 92, 183507 (2008). Copyright 2008, American Institute of Physics.).

\

 \ O  . s  Qô  Ç ë  H ] j\  ¦ > h‚   l  0 A # Œ ´ ú §“ É r ƒ  ½ ¨  [

þ

t s  ƒ  ½ ¨\  ¦ à º' Ÿ  # Œ M ® o  . í ß –Ÿ í ë  H ] j\  ¦ K    l  0 AK  Pt/NiO/Pt „  F G _  > €  \ " f_  $ í  © œ õ & ñ ×  æ \  Ò q tl   H Pt-Ni ½ + ËF K 8 £ x Ò q t$ í Ü ¼– Ð “  ô  Ç í ß –Ÿ í_  > h‚  s  ˜ Г ¦ ÷ &% 3 



 [105,106]. ¢ ¸ô  Ç “  0 A& h Ü ¼– Ð Pt/NiO/Pt „  F G _  > €  

\

 IrO

\  ¦ 8 £ x`  ¦ ¶ ú š{ 9  €   Û ¼0 Ag A „  · ú š í ß –Ÿ í ë  H ] j > h‚  

÷

&  H  כ s  ˜ Г ¦ ÷ &% 3   [107]. Ä ºo   H 50 × 20 _  2 " é ¶   



\  ¦ s 6   x # Œ RCB W 1à Ô ° 3 „  í ß –r Ð 3 x`  ¦ z  ´r  # Œ, Û ¼0 A g A „  · ú š_  í ß –Ÿ í ë  H ] j > h‚   ~ ½ ӆ ¾ Ó\  @ / # Œ s  : r ƒ  ½ ¨\  ¦ „  

>

h % i  . Fig. 9  H „  F G- Ä »„  ^ ‰-„  F G ½ ¨› ¸\ " f ? /Â Ò œ í l

 C \ P  ½ ¨› ¸\  ¦ ² ú ˜o  † < Ê\    , Û ¼0 Ag A „  · ú š (Forming,

Reset, Set „  · ú š)_  í ß –Ÿ í[ þ t s  # Qb  G>     o½ + É Ã º e ”   H