s Œ £ ;  ˜ m× D0 n É; c 8 ýA 0 V R ËX ê sc Ü R  ˜ m× DT c l (Binary Oxide)8 ý

W ë

s Œ £ ;  ˜ m× D0 n É; c 8 ýA 0 V R ËX ê sc Ü R  ˜ m× DT c l (Binary Oxide)8 ý

W ÄX ì Ä $ []  §
ì Å× D — ¤V R Ë Ž ì ŏ Œ

"

k ý — ¡­ £ · + ä ¦ ‡ Ú ·  ™ » ÷ 7 B * > ·  ™ » ‘ ž + > · + ä  ] ï B ·  ™ »g ` @  ™ ¸ ^∗

1 l

x² D G @ /† < Ɠ § ì ø ͕ ¸^ ‰õ † < Æõ , " fÖ  ¦ 100-715

™ »0 ï F„ ç ¡

1 l

x² D G @ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , " fÖ  ¦ 100-715 (2006¸   3 Z 4 21{ 9  ~ à Î6 £ §)

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H € ª œF G í ß – o (Anodizing) l Õ ü t`  ¦ s 6   x # Œ AlO

í ß – o} Œ •`  ¦ $ í  © œ “ ¦ „  l & h  : £ ¤$ í `  ¦ ƒ  

½

¨ % i  . € ª œF G í ß – o\  ¦ 0 Aô  Ç „  K Ó  oÜ ¼– Ѝ  H õ í ß – oà º™ èà º (30 %)\  ¦  6   x % i Ü ¼ 9 í ß – o r ç ß –s  U  ´# Qf ” 

\

    AlO

í ß – o} Œ • ¿ ºa  ‚  + þ A& h Ü ¼– Ð 7 £ x † < Ê`  ¦ S X ‰ “   “ ¦, SEM (Scanning Electron Microscopy) 8

£ ¤& ñ   õ – РÒ'  ¨ î ç  H& h “   í ß – o} Œ • $ í  © œ 5 Å q • ¸ €  • 15 ˚ A/sec  H † d`  ¦ S X ‰ “   % i  . ¢ ¸ô  Ç, í ß – o÷ &  H ~ à Ì} Œ • _

 “ : r • ¸\  ¦ ² ú ˜o † < Ê\     AlO

í ß – o} Œ •_  í ß –™ è mole q Ö  ¦`  ¦ › ¸] X ½ + É Ã º e ” Ü ¼ 9, $ í  © œ  ) a AlO

í ß – o} Œ • _

 œ íl  $ † ½ ӓ É r à º MΩ & ñ • ¸s  9, „  · ú š`  ¦ “   † < Ê\     í ß – o} Œ •_  $ † ½ Ós  à º kΩ\ " f MΩ t  % i 

&

h Ü ¼– Ð    o÷ &  H $ † ½ Ó Û ¼0 Ag A (resistive switching) ‰ & ³ © œ`  ¦ › ' a ¹ 1 Ï % i  . s  Qô  Ç $ † ½ Ó Û ¼0 Ag A : £ ¤$ í “ É r

€

ª œF G í ß – o $ í  © œ › ¸| \     ß ¼>  ý aÄ º  ) a  .

PACS numbers: 77.84.-s, 77.84.Bw, 77.80.Fm Keywords: € ª œF G í ß – o, í ß – o} Œ • $ í  © œ, % i & h  $ † ½ Ӂ   o

I. " e  ] Ø

þ

j   H & ñ ˜ Ð: Ÿ x’   í ß –\ O _  µ 1 τ  Ü ¼– Ð “   # Œ y Œ •7 á x B j— ¸o 

™

è _  à ºכ ¹ / å L7 £ x “ ¦ e ” Ü ¼ 9 # Œl \   6   x ÷ &  H ‰ & ³F  _

 B j— ¸o   H $  © œ ~ ½ Ód ” \     ß ¼>  6 fµ 1 Ï$ í (volatile)õ  q

-6 fµ 1 Ï$ í (non-volatile)Ü ¼– Ð ì  r À Ó  ) a  . 6 fµ 1 Ï$ í B j— ¸o 



 H   É r X <s '  „  5 Å x`  ¦ z  ´‰ & ³½ + É Ã º e ”   H @ /’   „  " é ¶ s  \ O  Ü

¼€   & ñ ˜ Ð\  ¦ { 9 # Q! Qo “ ¦ q -6 fµ 1 Ï$ í B j— ¸o   H „  " é ¶ s  \ O 

#

Q• ¸  © œr ç ß – & ñ ˜ Ð\  ¦ $  © œ½ + É Ã º e ”   H ì ø ̀   5 Å q • ¸\  ô  Ç> 

 e ”  .   " f y Œ •y Œ •_  é ß –& h `  ¦ ˜ Ð ¢ - a l  0 AK  @ / Òì  r _  ( Ž

É Ó'  r Û ¼% 7 ›“ É r ¿ º t  B j— ¸o \  ¦ ° ú  s   6   x # Œ M ® o Ü ¼ 9 þ j   H y Œ •7 á x Y O w p n # Q ] j¾ ¡ § _  r  © œ ½ ©— ¸   É r 5 Å q

•

¸– Ð µ 1 τ   “ ¦ e ” l  M :ë  H \  „  " é ¶ s   t  8 • ¸ l 2 Ÿ ¤ ) a

&

ñ ˜ Ð t 0 >t t  · ú §  H q - 6 fµ 1 Ï$ í B j— ¸o \  @ /ô  Ç Ã ºכ ¹

 & h   7 £ x    H Æ Ò[ js  . ‰ & ³F  > hµ 1 Ï ÷ &“ ¦ e ”   H q -6 f µ

1 Ï$ í B j— ¸o  ™ è   H l ‘ : r& h Ü ¼– Ð D h– Ðî  r B j— ¸o  : £ ¤$ í `  ¦

”   F « Ñ\  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨ ‚  ' Ÿ  ÷ &# Q    H X < t F K  t 

¸ ú

˜ · ú ˜ 9”   Ó ü t| 9  : £ ¤$ í \    É r B j— ¸o  ™ è  ì  r À Ӎ  H  6 £ § õ  ° ú   . FeRAM (Ferroelectric Random Access Mem- ory) [1], MRAM (Magneto-resistive Or Magnetic RAM)

∗

E-mail: [email protected]

[2], PRAM (Phase Change RAM) [3], PoRAM (Poly- mer RAM), ReRAM (Resistive RAM) [4], NFGM (Nano Floating Gate Memory) [5].

s

 Qô  Ç B j— ¸o  ™ è  ×  æ ReRAM“ É r : £ ¤& ñ ô  Ç „  · ú š\  _ K 

$

† ½ Ó    o : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs   H Ó ü t| 9 `  ¦ s 6   x ô  Ç  כ s  9 s  Qô  Ç

$

† ½ Ó    o\  ¦ : Ÿ x K  % 3 “ É r ¿ º t _  $ † ½ Ó ° ú כ`  ¦ n t _ O  ’    ñ

“

  0õ  1– Ð   ¨ 8 Š # Œ B j— ¸o  ™ è – Ð+ ‹_  l 0 p x`  ¦ >   ) a



. ReRAM Ó ü t| 9  ×  æ Binary oxide _  $ † ½ Ó    o (resistive switching) \  @ /ô  Ç : £ ¤$ í ƒ  ½ ¨  H 1960¸  @ / t   _ þ t  Q `  ¦



 9 [6], þ j   H q -6 fµ 1 Ï$ í B j— ¸o  ™ è  6 £ x6   x 0 p x$ í M : ë

 H \   r  ƒ  ½ ¨  Ö ¸ µ 1 Ïy  ”  ' Ÿ ÷ &“ ¦ e ” “ ¦, binary oxide\  ¦

Ÿ

í† < Ê # Œ  € ª œô  Ç Ó ü t| 9 \ " f $ † ½ Ó    o ‰ & ³ © œs  µ 1 Ï| ÷ &% 3 



 [7,8].

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H 4 Ÿ ¤ ¸ ú š “ ¦ “ ¦-”  / B N`  ¦ כ ¹½ ¨   H q “ §& h 

“

¦“   ReRAM ~ à Ì} Œ • $ í  © œ ~ ½ ÓZ O  @ /’   ç ß –é ß –ô  Ç € ª œF G í ß – oZ O  (Anodizing) `  ¦ s 6   x # Œ $ † ½ Ó    o (resistive switching) :

£ ¤$ í `  ¦ ¸ ú ˜ ˜ Ð# ŒÅ ҍ  H binary oxide $ í  © œ ~ ½ ÓZ O õ  z  ´] j 8 £ ¤& ñ

 )

a $ † ½ Ó    o : £ ¤$ í x 9  ì  r$ 3    õ \  ¦ ] jr  “ ¦  ô  Ç .

-484-

II. W ë s Œ £ ;  ˜ m× D0 n É ù p § T “ Ó Þ” X ¢ binary oxide ± n ǎ ì Å= k



˜ m× DT c l V R ËX ê s Ž ì ŏ Œ

t

F K  t  ˜ Г ¦  ) a $ † ½ Ó    o Ó ü t| 9 [ þ t“ É r sputtering, PLD (Pulsed Laser Deposition), MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 1 p x “ ¦-”  / B N`  ¦ כ ¹½ ¨   H “ ¦

_  ~ à Ì} Œ • $ í  © œ ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð ] j Œ •  ) a  כ s   [9,10]. Õ ª Q
 í

ß –\ O & h  8 £ ¤€  \ " f B j— ¸o – Ð s 6   x l  0 AK " f  H q “ §& h  ç ß – é

ß – “ ¦ F ‰ & ³$ í s  Z  } Ü ¼ 9 @ /| ¾ Ó Ò q tí ß –s  6   x s ô  Ç ~ à Ì} Œ • $ í  © œ

~

½ ÓZ O s   H  © œ& h Ü ¼– Ð  Œ •6   x ½ + É  כ s  . s \     ‘ : r ƒ  ½ ¨\ 

"

f  H z  ´6   x& h “   8 £ ¤€  \ " f € ª œF G í ß – oZ O `  ¦ s 6   x # Œ Ä ºÃ º ô

 Ç $ † ½ Ó    o : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs   H í ß – o} Œ • $ í  © œ\  @ /K  ƒ  ½ ¨ 

%

i  . € ª œF G í ß – oZ O  (Anodizing)s ê ø Í F K5 Å q l ó ø Í_  ³ ð€  \ 

„

 l - o† < Æ& h  ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ F K5 Å q _  í ß – oÓ ü t, | 9  oÓ ü t x 9  S !

 oÓ ü t`  ¦ + þ A$ í r v   H ~ ½ ÓZ O s  . s  Qô  Ç € ª œF G í ß – oZ O `  ¦ s

6   x # Œ í ß – o} Œ •`  ¦ $ í  © œ½ + É Ã º e ”   H F K5 Å q[ þ t`  ¦ Table 1 \ 

 ? /% 3   [11].

Table 1 \  " î r   ) a F K5 Å q ×  æ · ú ˜À Òp ³ o u“ É r t y Œ • © œ_   © œ Û

 æ  Òô  Ç " é ¶ ™ è ×  æ _  
– Ð" f, Z > “ ¦  o† < Æ& h Ü ¼– Ð ì ø Í6 £ x$ í x 9

 î ß –& ñ $ í s  Z  } Ü ¼ 9 ? /d ” $ í õ  / B N$ í s  Ä ºÃ º # Œ y Œ •7 á x

Table 1. Anodizing growth rate and maximum thickness of anodized oxide layer for various metals.

Thickness-Voltage Maximum Thickness Metal

[˚ AV

] [µm]

Al 10 ∼ 14 1.5

Ta 16 1.1

Nb 22

15 (Aqueous solution) Ti 50 (including NaCl)

Zr 12-30 > 1

Si 3.5 0.12

Fig. 1. The experimental schematic of anodizing tech- nique for binary oxide film growth.

„

   ™ è _  l ‘ : r F « і Ð  6   x ÷ &“ ¦ e ”   [12]. € ª œF G í ß – o

\

 _ ô  Ç · ú ˜À Òp ³ o u 6 Ÿ ¤  s × ¼ $ í  © œ (ŠҖ Ð Al

O

~ à Ì} Œ •)“ É r „   0

A © œ# 4  (potential barrier)~ à Ì} Œ • $ í  © œs  Å Ò 3 l q& h s  . Õ ª Q

, ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H € ª œF G í ß – oZ O \  _ K  $ í  © œ  ) a AlO

\ 

"

f % i & h “   $ † ½ Ó    o : £ ¤$ í `  ¦ þ jœ í– Ð 8 £ ¤& ñ % i  .

Fig. 1“ É r ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  6   x ô  Ç AlO

~ à Ì} Œ • + þ A$ í ~ ½ ÓZ O `  ¦

Fig. 2. SEM (Scanning Electron Microscopy) images of

AlOx samples grown by the anodizing technique. An-

odizing solution was 30 % H

O

and 0.5 mA was applied

for oxide film growth. Anodizing time (a) 100 s and (b)

300 s. (c) AlOx film thickness vs. anodizing time.

ç

ß –é ß –y 
  · p  כ s  . ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s  ² D G ™ è& h  í ß – o ~ ½ Ó d ”

Ü ¼– Ð Û ¼Ÿ ís × ¼\  ¦ s 6   x # Œ " é ¶   H  Òì  r \  6   xÓ  o`  ¦ Å Ò { 9

 “ ¦ Ñ þ ˜F K (Pt) Tip`  ¦ s 6   x # Œ & ñ „  À Ó\  ¦ “     H ~ ½ Ó d ”

`  ¦  6   x % i  . # Œl " f l Õ ü t& h Ü ¼– Ð ×  æ כ ¹ô  Ç & h “ É r Tip s  Ñ þ

˜F K s ü @_  Ó ü t| 9 “    â Ä º Tip  ^ ‰ í ß – o÷ &“ ¦ $ † ½ Ós  Z

 }  4 R € ª œF G í ß – o\  € 9 כ ¹ô  Ç „  À Ó / B N/ å L s  s À Ò# Qt t  · ú §



 H  . AlO

~ à Ì} Œ •_  € ª œF G í ß – o $ í  © œ õ & ñ \  @ /ô  Ç  o† < Æ ì ø Í 6

£ xd ” “ É r  6 £ § õ  ° ú   .

4Al + 3H

O

= 2Al

O

+ 3H

(↑) (1)

#

Œl " f, Al l ó ø Í\   H (+)F G`  ¦ Ñ þ ˜F K (Pt) Tip \   H (-)F G

`

 ¦ ƒ     # Œ 30 % õ í ß – oà º™ è\  „  l  \  -t \  ¦ K  à º

™

èü < í ß –™ è– Ð ì  r o  r †   Ê ê · ú ˜À Òp ³ o u \  í ß –™ è\  ¦ Å Ò{ 9 ô  Ç .

€ 9

כ ¹ô  Ç AlO

~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa \  ¦ í ß – o r ç ß –\     › ¸] X  “ ¦

€

ª œF G í ß – o = å Q
€   Si l ó ø Í 0 A\   H Bottom „  F G Ü ¼– Ð   6

x 0 p x ½ + É & ñ • ¸_  · ú ˜À Òp ³ o u s  z Œ ™“ ¦ 0 A\   H AlO

 + þ A$ í

 )

a  . ~ à Ì} Œ • $ í  © œ r ç ß –“ É r 5ì  r p ë ß –Ü ¼– Ð l ” > r _  “ ¦-”  / B N  © œ q

\  ¦ s 6   x ô  Ç 7 £ x ‚ Ã Ì ~ ½ ÓZ O \  q K   © œ{ © œy    É r $ í  © œ 5 Å q • ¸s 



.

Fig. 2  H € ª œF G í ß – o\  ¦ s 6   x # Œ $ í  © œô  Ç AlO

_  SEM 8

£ ¤& ñ   õ ü < r ç ß –\    É r ~ à Ì} Œ • ¿ ºa \  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç  כ s  . ~ Ã Ì }

Œ

•_  ¿ ºa   H r ç ß –\     ‚  + þ A& h Ü ¼– Ð 7 £ x   9, · ú ˜À Ò p

³ o u í ß – o} Œ •_  $ í  © œ 5 Å q • ¸  H ¨ î ç  H& h Ü ¼– Ð €  • 15 ˚ A/s s 



. Õ ª Q
 AlO

_  ¨ î ç  H $ í  © œ 5 Å q • ¸  H  6   x ô  Ç „  K | 9 \  ß

¼>  _ ” > r ô  Ç . € ª œF G í ß – o\  ¦ s 6   x ô  Ç ~ à Ì} Œ • $ í  © œ“ É r l Õ ü t

&

h Ü ¼– Ð & ñ „  À Ó (constant-current)ü < & ñ „  · ú š (constant- voltage) \  _ ô  Ç ~ ½ ÓZ O s  e ” “ ¦, Õ ª ×  æ & ñ „  À Ó\  ¦ s 6   x ô  Ç ~ ½ Ó Z O

s   © œ { 9 ì ø Í& h s  . ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f• ¸ s  ~ ½ ÓZ O `  ¦ G × þ ˜ 

% i  .

€

ª œF G í ß – o r ç ß –`  ¦  © œ{ © œy  U  ´>  €   ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa   H Ÿ í



o  ) a  . 7 £ ¤, + þ A$ í  ) a ~ à Ì} Œ •\  ~ ½ ӄ   (spark discharge) ‰ & ³ © œ s

 µ 1 ÏÒ q t l  r  Œ • “ ¦ „  À Ó
 „  · ú šs  > 5 Å q& h Ü ¼– Ð “   H † d

\

    r ¼ #  „  ^ ‰– Ð S X ‰ í ß –÷ & 9 [ jl   H  8 y © œK ”    [13].

s

M : µ 1 ÏÒ q t÷ &  H ~ ½ ӄ  \  _ K  ~ à Ì} Œ •s   õ ÷ &“ ¦ F   & ñ  o

\

 ¦ { 9 Ü ¼( ” \     ¿ ºa  7 £ x  ô  Ç> $ í `  ¦
 ? / 9 ~ à Ì} Œ •

$ í

 © œs  Ÿ í o  ) a  . Õ ª Q
, 0 A_    õ \ " f  H í ß – o r ç ß –s  Ø

 æì  r y  U  ´t  · ú §l  M :ë  H \  Ÿ í o ‰ & ³ © œ“ É r › ' a8 £ ¤ ½ + É Ã º \ O % 3 

“

¦, @ /| Ä Ì ~ à Ì} Œ • ¿ ºa  1.5 µm & ñ • ¸Â Ò'  Ÿ í o  ) a  “ ¦ ˜ Ѐ   AlO

~ à Ì} Œ •s  Ÿ í o ÷ &l  r  Œ •   H í ß – o r ç ß –“ É r @ /| Ä Ì 10ì  r Ü

¼– Ð \ V © œ½ + É Ã º e ”  . ‚ à Г ¦– Ð, $ † ½ Ó    o : £ ¤$ í `  ¦ ¸ ú ˜ ˜ Ðs 



 H í ß – o} Œ •_  ¿ ºa   H { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð 0.5 µm s  s l  M :ë  H

\

 ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H |   r ç ß –_  $ í  © œs  € 9 כ ¹ \ O  .

Fig. 3(a)  H & ñ „  À Ó 0.5 mA– Ð 200 sec 1 l x î ß – $ í  © œr †   AlO

_  SEM 8 £ ¤& ñ   õ s  9 (b)ü < (c)  H y Œ •y Œ • € ª œF G í ß – o

Fig. 3. (a) SEM image of a AlO

/Al/Si structure. EDAX (Energy Dispersive X-Ray analysis) spectroscopy: (b) AlO

film and (c) bottom electrode.

  ) a AlO

ü < í ß – o÷ &t  · ú §“ É r Â Ò „  F G  Òì  r`  ¦ EDAX (Energy Dispersive X-ray analysis) – Ð 8 £ ¤& ñ ô  Ç Energy Dis- persive X-ray Spectrum s  . € ª œF G í ß – o  ) a  Òì  r“ É r · ú ˜ À

Òp ³ o u õ  í ß –™ è ” > r F  “ ¦ e ”    H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

Fig. 4  H Fig. 3 \ " f  6   x ) a 1 l x{ 9 ô  Ç ~ à Ì} Œ •_  XRD

(X-ray diffraction)   õ s  9 8 £ ¤& ñ Ê ê ì  r$ 3 ô  Ç   õ  y Œ •y Œ •

(111), (202), (036)   & ñ ~ ½ ӆ ¾ Ó`  ¦ t   H    & ñ (polycrys-

Fig. 4. XRD (X-ray diffraction) spectra of the AlO

layer used in Fig. 3.

Fig. 5. Reversible resistive switching I-V characteristics at room temperature.

talline) ½ ¨› ¸e ” `  ¦ S X ‰ “   % i  . s  Qô  Ç   õ   H l ” > r _  $ í



© œ ~ ½ ÓZ O “   sputtering, PLD, MOCVD 1 p x`  ¦ s 6   x ô  Ç ~ à Ì} Œ • _

 ì  r$ 3    õ ü < & ñ $ í & h Ü ¼– Ð ° ú  “ É r  ⠆ ¾ Ó`  ¦ ° ú   H   [14,15].

III. AlO _x U c lT c l8 ý  ¹ ÅM X ì Ä — ¤V R Ë • ¤X N Ë õ m Í Ä Z ØV Ä

0

A\ " f € ª œF G í ß – o– Ð % 3 “ É r Al

O

/Al ~ à Ì} Œ • 0 A\  F K5 Å q „   F

G`  ¦ `  ¦  9 metal-insulator-metal ™ è  ½ ¨› ¸\  ¦ ] j Œ • “ ¦

$

† ½ Ó    o : £ ¤$ í `  ¦ 8 £ ¤& ñ ì  r$ 3  % i  .  [ jô  Ç z  ´+ « >   õ  x 9  ì

 r$ 3 “ É r  6 £ § õ  ° ú   .

Fig. 5  H € ª œF G í ß – oZ O Ü ¼– Ð $ í  © œ  ) a Al

O

/Al ~ à Ì} Œ •_  

% i

& h  $ † ½ Ӂ   o : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . ‘ : r   õ \ " f · ú ˜ à º e ”  1

p

w s  8 £ ¤& ñ  ) a ON-OFF Û ¼0 Ag A : £ ¤$ í “ É r s p  ˜ Г ¦  ) a „  + þ A

&

h “   binary oxide > \ P _  Û ¼0 Ag A : £ ¤$ í õ  ° ú  6 £ §`  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã

º e ” % 3  . # Œl " f, Forming“ É r €  • 13 V \ " f s À Ò# Q & ’  Ü

¼ 9, Õ ª s Ê ê „  · ú š`  ¦ 0 V  Ò'   r  “  † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ €  • 1V

Fig. 6. Substrate-temperature dependence of the resis- tive switching characteristics (a) 50

C (b) 100

C.

_

 ± ú “ É r „  · ú š\ " f ° ú š Œ •Û ¼   $ † ½ Ó 7 £ x 
 
“ ¦ AlO

~ Ã

Ì} Œ •_  $ † ½ ӓ É r OFF „  À Ó_  " é ¶ A _  ° ú כÜ ¼– Ð 4 Ÿ ¤" é ¶ ) a  . s  M

:_  „  · ú š`  ¦ RESET „  · ú šs    ÒØ Ô 9, „  · ú š`  ¦ 0 V  Ò' 



r  “   † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ OFF „  À Ó\ " f ° ú š Œ •Û ¼   $ † ½ Ó y Œ ™™ è

–

Ð “  K  µ 1 ÏÒ q t   H ON „  À Ó €  • 2 V ∼ 5 V \ " f Ò q t$ í

÷

& 9, s M :_  „  · ú š`  ¦ SET „  · ú šs  “ ¦  ҏ É r  . SET „  · ú š s

 q “ §& h  Z  }“ É r  כ Ü ¼– Ð › ' a ¹ 1 Ï ÷ &% 3   H X < s  כ “ É r í ß –™ è € ª œs 

´ ú

§  Al   † < Ê\  _ ô  Ç  כ Ü ¼– Ð \ V © œ÷ & 9 s   H NiO \ " f_  Ni-vacancy  ON, OFF : £ ¤$ í `  ¦   & ñ   H  כ õ  ° ú  “ É r " é ¶

“

 \ " f s K ½ + É Ã º e ” “ ¦ [15], s   Òì  r`  ¦ 7 á §  8 S X ‰ z  ´y  s K 

l  0 AK  € ª œF G í ß – or  l ó ø Í_  “ : r • ¸\  ¦ s 6   x # Œ Alõ    

½

+ Ë   H í ß –™ è € ª œ`  ¦ › ¸] X    H z  ´+ « >`  ¦  6 £ § õ  ° ú  s  Æ Ò& h  Ü

¼– Ð z  ´' Ÿ  # Œ ON, OFF Û ¼0 Ag A : £ ¤$ í `  ¦ › ' a8 £ ¤ % i  .

Fig. 6“ É r € ª œF G í ß – o r  Al l ó ø Í_  “ : r • ¸\  ¦ 7 £ x r &  

€

 " f $ í  © œô  Ç Al

O

~ à Ì} Œ •_  ON, OFF Û ¼0 Ag A : £ ¤$ í `  ¦ 8 £ ¤

&

ñ ô  Ç  כ s  . ‘ : r z  ´+ « >_  3 l q& h “ É r Al

O

~ à Ì} Œ •_  í ß –™ è € ª œ`  ¦

›

¸] X    H  כ s  3 l q& h s  9 s p  NiO\ " f ˜ Г ¦  ) a  כ ° ú  s  í

ß –™ èü < F K5 Å q _  mole q Ö  ¦ \     ON/OFF : £ ¤$ í s  ² ú ˜ 

t

  H  כ `  ¦ € ª œF G í ß – oZ O \  & h 6   x r †    כ Ü ¼– Ð € ª œF G í ß – oZ O  Ü

¼– Е ¸ í ß –™ è € ª œ`  ¦ › ¸] X ½ + É Ã º e ” 6 £ §`  ¦ 7 £ x" î l  0 Aô  Ç  כ s 



. 50

C  © œI \ " f $ í  © œ  ) a ~ à Ì} Œ •“ É r " î S X ‰ y  q -6 fµ 1 Ï$ í „   À

Ó : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs t ë ß – 100

C \ " f $ í  © œ  ) a ~ à Ì} Œ •“ É r Û ¼0 Ag A

‰

&

³ © œ˜ Ð   H # Q* ‹ô  Ç „  · ú š\ " f „  À Ó    o   H ë  H) 3  „  

· ú

šõ  ° ú  “ É r : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs   H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ” Ü ¼ 9 s  ‰ & ³ © œ`  ¦ threshold ‰ & ³ © œs  “ ¦  ҏ É r   [16]. s    õ   H l ó ø Í “ : r • ¸

 7 £ x † < Ê\     í ß –™ è ì  r · ú šs  Z  }  t “ ¦ Al5 Å q Ü ¼– Ð g Ë >È Ò

  H í ß –™ è_  € ª œs  ´ ú § 4 R   õ & h Ü ¼– Ð ON/OFF Û ¼0 Ag A :

£ ¤$ í \     o { 9 # Qè ß – .

IV. + s Ç Â ] Ø

‘

: r ƒ  ½ ¨  H q -6 fµ 1 Ï$ í B j— ¸o  > hµ 1 Ï`  ¦ 0 Aô  Ç € ª œF G í ß – oZ O 

`

 ¦ s 6   x # Œ Binary Oxide ~ à Ì} Œ •_  $ q 6   x “ ¦´ òÖ  ¦ $ í  © œ

~

½ ÓZ O \  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨ x 9  ~ à Ì} Œ •_  „  l & h  : £ ¤$ í `  ¦ ì  r$ 3  % i 



. $ í  © œ  ) a Al

O

~ à Ì} Œ •\ " f % i & h “   $ † ½ Ó    o : £ ¤$ í `  ¦

› '

a8 £ ¤ % i “ ¦, ~ à Ì} Œ •$ í  © œ › ¸| \     „  l & h  : £ ¤$ í `  ¦ › ¸] X 

½

+ É Ã º e ” 6 £ §`  ¦ S X ‰ “   % i  . ‘ : r ƒ  ½ ¨   õ – РÒ'  € ª œF G í ß –



oZ O `  ¦ s 6   x ô  Ç í ß – o} Œ • $ í  © œ“ É r “ ¦”  / B N  © œq \  ¦ s 6   x ô  Ç $ í

 ©

œ ~ ½ ÓZ O `  ¦ @ /’  K  ReRAM ™ è  > hµ 1 Ï`  ¦ 0 Aô  Ç $  q 6   x “ ¦

´

òÖ  ¦ ~ à Ì} Œ • $ í  © œ ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð s 6   x | ¨ c à º e ” `  ¦  כ s  .

P

c p 8 ý ò k >

‘

: r  7 Hë  H“ É r 2005¸  • ¸ 1 l x² D G @ /† < Ɠ § ƒ  ½ ¨¸   t " é ¶ \  _ K 

"

f s À Ò# Q & ’ Ü ¼ 9 s \  U  ·“ É r y Œ ™ \  ¦ × ¼w n m  .

Y

c p w Š à U Ø ”  ô

[1] Huijun Yu, Future Memory : FRAM, (Sigmapress, Seoul, 2000), p. 30.

[2] H. Boeve, C. Bruynseraede, J. Das, K. Dessein, G.

Borghs and J. D. Boeck, IEEE Transactions on Mag- netics, 35, 2820 (1999).

[3] Y. Hwan et al., IEDM Technical Digest, Session 37, 1 (2003).

[4] Y. Chen et al., IEDM Technical Digest, Session 37, 4 (2003).

[5] S. J. Baik et al., IEDM Technical Digest, Session 22, 3 (2003).

[6] K. L. Chopra, J. Appl. Phys. 36, 1 (1965).

[7] J. C. Bruyere and B. K. Chakraverty, Appl. Phys.

Lett. 16, 1 (1970).

[8] W. R. Hiatt and T. W. Hickmott, Appl. Phys. Lett.

6, 6 (1965).

[9] C. Rohde, B. J. Choi, D. S. Jeong, S. Choi, J-S Zhao and C. S. Hwang, Appl. Phys. Lett. 86, 262907 (2005).

[10] A. Beck, J. G. Bednorz, Ch. Gerber, C. Rossel and D. Widmer, Appl. Phys. Lett. 77, 139 (2000).

[11] Seong Ho Han , Bull of the Korean Inst. of Metal.

2, 102 (1989).

[12] Guk Gwang Won, Anodizing Technology, (Donghwa Technology, Seoul, 2005), p. 101.

[13] C. W. Yoo, H. J. Oh, J. H. Lee, J. J. Chang and C. S.

Chi, J. of the Korean Inst. of Structure Engineering 35, 383 (2002).

[14] Christina Rohde, Byung Joon Choi, Doo Seok Jeng, Seol Choi, Jin-Shi Zhao and Cheol Seong Hwang, Appl. Phys. Lett. 86, 262907 (2005).

[15] S. Seo, M. J. Lee, D. H. Seo, E. J. Jeoung, D. -S.

Suh, Y. S. Joung, I. K. Yoo, I. S. Byun, I. R. Hwang, S. H. Kim and B. H. Park, Appl. Phys. Lett. 86, 093509 (2005).

[16] S. Seo, M. J. Lee, D. H. Seo, E. J. Jeoung, D. -S.

Suh, Y. S. Joung, I. K. Yoo, I. R. Hwang, S. H. Kim,

I. S. Byun, J. -S. Kim, J. S. Choi and B. H. Park,

Appl. Phys. Lett. 85, 23 (2004).

Resistive Switching Characteristics in Binary Oxide Films Grown for ReRAM Applications by Using an Anodizing Technique

Hongwoo Seo, Kyooho Jung, Yongmin Kim, Nambin Kim, Woong Jung and Hyunsik Im

Department of Semiconductor Science, Dongguk University, Seoul 100-715

Hyungsang Kim

Department of Physics, Dongguk University, Seoul 100-715 (Received 21 March 2006)

We have investigated, for the first time, reversible ON and OFF resistive switching in aluminum- oxide (AlO

) films grown by using an anodizing technique. Hydrogen peroxide (H

O

) is used to grow the AlO

films on Al/SiO

/Si substrates. The thickness of the AlO

film is found to linearly increase with the anodizing time at a rate of 15 ˚ A/sec up to 1.5 µm. We demonstrate that the oxygen content (x) can be controlled by changing the substrate temperature and that the film’s its ON/OFF resistive switching properties can be changed accordingly.

PACS numbers: 77.84.-s, 77.84.Bw, 77.80.Fm

Keywords: Anodizing, Oxide film growth, Resistive switching

∗

E-mail: [email protected]