Estudo da dinâmica de crescimento filamentar na comutação resistiva em filmes finos de ZnFe204

In this work we study the influence of the compliance current (ICC), thickness (deposition time 1, 2, 3 and 4h) and the metal used as electrode in the dynamics of filamentous growth in the ZnFe2O4 (ZFO) zinc ferrite resistive switching. The films were obtained by Sputtering technique on glass substrates fixing the lower electrode and varying the metal used as the upper electrode. The metals Ag, Cr and Al used as electrodes were grown symmetrically (Metal 1 - ZFO - Metal 1) and non - symmetrical (Metal 1 - ZFO - Metal 2) to perform electrical measurements (I x V curves) used for switching observation. Circular dots with a diameter of 1mm used with upper contacts were deposited with a shade mask by Sputtering. The properties of the films studied here were characterized by x-ray diffraction measurements and I x V curve measurements. It was possible to observe the formation of the phase, to estimate the growth rate and thickness of the films, to evaluate the resistance electrodes and film as well as resistive switching. We verified that the metals used as electrodes grow with a preferential direction even over the (amorphous) glass, the ZFO phase was observed at a temperature of 400 oC with more than 2h of deposition. ZFO films as prepared have a resistance greater than 100 M. The results demonstrate the influence of compliance current (ICC), thickness and metal contacts on the growth dynamics of conductive filaments. The switching measures for the devices with asymmetric electrodes demonstrate the characteristic of bipolar switching, however, we verified that for low compliance current of the device Cr/ZFO(4h)/Ag demonstrated the switching mode threshold. We verified the formation of the ohmic space at the junction between the metallic electrode and the insulation layer, proved by means of the adjustments in the linear relation I x V of each resistive state. All devices evaluated demonstrate good resistive switching characteristics with good stability, repeatability and on/off rate.Neste trabalho estudamos a influência da corrente de compliance (ICC), espessura (tempo de deposição 1, 2, 3 e 4h) e do metal utilizado como eletrodo na dinâmica de crescimento filamentar na comutação resistiva das ferritas de zinco ZnFe2O4 (ZFO). Os filmes foram obtidos pela técnica de pulverização catódica (sputtering) sobre substratos de vidro fixando o eletrodo inferior e variando o metal utilizado como eletrodo superior. Os metais Ag, Cr e Al, utilizados como eletrodos foram crescidos de forma simétrica (Metal 1 - ZFO - Metal 1) e não-simétrica (Metal 1 - ZFO - Metal 2) para realização das medidas elétricas (curvas I x V) utilizadas para observação da comutação. Os pontos circulares com diâmetro de 1mm utilizados com contatos superiores foram depositados com máscara de sombra por sputtering. As propriedades dos filmes aqui estudados foram caracterizadas por meio de medidas de difração de raios-X e por medidas de curvas I x V. Onde foi possível observar a formação da fase, estimar a taxa de crescimento e a espessura dos filmes, avaliar a resistência dos eletrodos e do filme bem como a comutação resistiva. Verificamos que os metais utilizados como eletrodos crescem com uma direção preferencial mesmo sobre o vidro (amorfo), a fase ZFO foi observada para temperatura de 400o C com mais de 2h de deposição. Os filmes de ZFO da forma como foram preparados apresentam resistência maior que 100 M. Os resultados demonstram a influência da corrente de compliance (ICC), espessura e dos contatos metálicos na dinâmica de crescimento dos filamentos condutores. As medidas de comutação para os dispositivos com eletrodos assimétricos demonstram a característica de comutação bipolar, no entanto, verificamos que em baixas corrente de compliance o do dispositivo Cr/ZFO(4h)/Ag apresenta o modo de comutação threshold. Verificamos a formação de um contanto ôhmico na junção entre o eletrodo metálico e a camada isolante, comprovada por meio dos ajustes na relação linear I x V de cada estado resistivo. Todos os dispositivos avaliados demonstram boas características de comutação resistiva com boa estabilidade, repetibilidade e taxa ON/OFF.São Cristóvão, S