Coexistencia de efectos de polarización ferroeléctrica y electromigración iónica en la respuesta memristiva de óxidos ferroeléctricos

C. FERREYRA; M .RENGIFO; SÁNCHEZ, M J; A. EVERHARDT; B NOHEDA; D RUBI

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Congreso; 105º Reunión Anual de la Asociación Física Argentina; 2020

Los memresistores son dispositivos metal/aislante/metal que se perlan como candidatos a formar parte de la próxima generación de memorias no volátiles y nuevos dispositivos de cómputo neuromórfico. Estas estructuras poseen la propiedad de cambiar en forma no volátil su estado de resistencia ante la aplicación de estímulos eléctricos externos, un proceso llamado conmutación resistiva (RS, por Resistive Switching). Los mecanismos de RS suelen estar asociados a la electromigración de defectos como vacancias de oxígeno (VO), ya sea mediantela creación/destrucción de nanofilamentos conductores o bien debido a la modulación de la altura de la barrera Schottky formada en interfaces óxido/metal. Cuando el óxido aislante es además ferroeléctrico, se ha propuesto que el cambio resistivo se asocia a un efecto puramente electrónico, asociado a una modulación de las barreras Schottky dependiente de la dirección de la polarización ferroeléctrica. Se considera que estos sistemas pueden presentar una respuesta memresistiva más rápida y estable, dado que en principio el mecanismo no requiere de la electromigracién de defectos. En este trabajo estudiamos la respuesta memresistiva de capacitores comercialesferroeléctricos de PZT. Encontramos que el proceso de conmutación resistiva está gobernado por la modulación de la altura de las barreras Schottky existentes en las interfaces metal/PZT y que esta modulación depende tanto de la dirección de la polarización ferroeléctrica como de la dinámica de VO en el interior del PZT. Reproducimos la respuesta experimental mediante un modelo que contempla ambos fenómenos y que permite reproducir satisfactoriamente aspectos no triviales de dicha respuesta. Demostramos que el campo depolarizante - que se da porun apantallamiento incompleto de las cargas de supercie asociadas a la existencia de polarización ferroeléctrica juega un papel fundamental en la dinámica de VO.