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Effect of Hydrogen Doping on the Gate-Tunable Memristive Behavior of Zinc Oxide Films with and without F or N Doping
Physica Status Solidi (A) - Applications and Materials Science Pub Date : 2020-12-19 , DOI: 10.1002/pssa.202000702 Ki-Hoon Son 1 , Kyung-Mun Kang 2 , Hyung-Ho Park 2 , Hong-Sub Lee 1
Physica Status Solidi (A) - Applications and Materials Science Pub Date : 2020-12-19 , DOI: 10.1002/pssa.202000702 Ki-Hoon Son 1 , Kyung-Mun Kang 2 , Hyung-Ho Park 2 , Hong-Sub Lee 1
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Three-terminal memristor devices with a channel length of 70 μm and a width of 5 μm are fabricated using undoped zinc oxide (ZnO), fluorine-doped zinc oxide (ZnO:F), and nitrogen-doped zinc oxide (ZnO:N) semiconductor thin films via atomic layer deposition. To observe the effects of humidity and hydrogen doping on their gate-tunable memristive behavior, gate-tunable memristive behaviors are measured with a drain bias (VD) ± 10 V at different gate voltages (VG) from 50 to −50 V under humidity of 40%, 55%, and 70%. Resistive switching behavior caused by the hydrogen doping effect is observed, and the on/off ratio increases with increasing humidity, whereas the gate tunability decreases. The conductance and gate tunability of all devices decrease with an increase in humidity due to the hydrogen doping effect. As this study adopts a three-terminal structure with an oxide memristor, it clearly shows the moisture effect on the memristive behavior of oxide-based memristors.
中文翻译：
氢掺杂对有和没有 F 或 N 掺杂的氧化锌薄膜的栅极可调忆阻行为的影响
使用未掺杂的氧化锌 (ZnO)、氟掺杂的氧化锌 (ZnO:F) 和氮掺杂的氧化锌 (ZnO:N) 制造沟道长度为 70 μm、宽度为 5 μm 的三端忆阻器器件通过原子层沉积的半导体薄膜。观察湿度和氢掺杂对它们的栅极可调谐忆阻特性的影响，栅极-可调谐忆阻行为与漏极偏压（测量的V d）±在不同的栅极电压10 V（V G ^) 在 40%、55% 和 70% 的湿度下从 50 到 -50 V。观察到由氢掺杂效应引起的电阻开关行为，开/关比随着湿度的增加而增加，而栅极可调性降低。由于氢掺杂效应，所有器件的电导和栅极可调性随着湿度的增加而降低。由于本研究采用带有氧化物忆阻器的三端结构，它清楚地显示了水分对氧化物基忆阻器的忆阻行为的影响。
更新日期：2020-12-19
中文翻译：
氢掺杂对有和没有 F 或 N 掺杂的氧化锌薄膜的栅极可调忆阻行为的影响
使用未掺杂的氧化锌 (ZnO)、氟掺杂的氧化锌 (ZnO:F) 和氮掺杂的氧化锌 (ZnO:N) 制造沟道长度为 70 μm、宽度为 5 μm 的三端忆阻器器件通过原子层沉积的半导体薄膜。观察湿度和氢掺杂对它们的栅极可调谐忆阻特性的影响，栅极-可调谐忆阻行为与漏极偏压（测量的V d）±在不同的栅极电压10 V（V G ^) 在 40%、55% 和 70% 的湿度下从 50 到 -50 V。观察到由氢掺杂效应引起的电阻开关行为，开/关比随着湿度的增加而增加，而栅极可调性降低。由于氢掺杂效应，所有器件的电导和栅极可调性随着湿度的增加而降低。由于本研究采用带有氧化物忆阻器的三端结构，它清楚地显示了水分对氧化物基忆阻器的忆阻行为的影响。
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