Кинетика резистивного переключения и квантование проводимости в органических мемристорах с различной толщиной парилена и разным материалом активного электрода
Шедей Г.Д., Швецов Б.С., Емельянов А.В., Пацаев Т.Д., Рыльков В.В., Демин В.А.

Received: March 16, 2026

DOI: 10.31857/S0044451026060088

PDF (1928.6K)

Мемристивные технологии открывают широкие возможности для реализации энергоэффективных нейроморфных вычислительных систем (НВС). Для обеспечения надежных и воспроизводимых функциональных характеристик аппаратных НВС необходимо физическое понимание и контроль фундаментальных процессов, сопровождающих резистивное переключение (РП) мемристоров, в частности кинетики РП и особенностей квантования проводимости в процессе РП. В данной работе изучена кинетика РП конденсаторных трехслойных структур Me/парилен/ITO с различными материалами верхнего электрода (Me - Cu, Ag) и толщиной диэлектрического слоя парилена от 150 до 480 нм. Обнаружены две области характерных времен РП в зависимости от амплитуды переключающего импульса, соответствующих режиму относительно медленного зарождения проводящего канала (режим, ограниченный нуклеацией) и режиму быстрого роста филамента (режим, ограниченный ионным дрейфом). Несмотря на существенную зависимость пороговых напряжений от материала электрода и толщины диэлектрика, минимальное время переключения (\sim 70 нс) оказалось универсальным. При этом энергия переключения варьировалась от единиц пикоджоулей для тонких пленок до наноджоулей для более толстых структур. Обнаружено, что вне зависимости от материалов верхнего электрода и толщины парилена сопротивление мемристора в процессе РП проходит через промежуточные состояния в окне сопротивлений от R_off до R_on, проводимость в которых принимает значения, близкие к кратным кванту проводимости G₀ = 2e²/h, а также дробные значения. Дробные значения проводимости могут быть интерпретированы в рамках модели Ландауэра как проявление квазибаллистического транспорта, обусловленного особенностями геометрии и структуры филамента. Полученные результаты свидетельствуют о существенном влиянии материала электрода и толщины диэлектрического слоя на кинетику резистивного переключения и формирование проводящих каналов. Наблюдение стабильного квантования проводимости открывает путь к использованию подобных структур в качестве многоуровневых ячеек памяти для квантовых НВС. Ключевые слова}: мемристоры, резистивное переключение, квантование проводимости, нейроморфные вычислительные системы, парилен