利用导电原子力显微镜断层扫描技术实现TiO2中导电纤维的三维可视化

《Nano Letters》：Three-Dimensional Visualization of Conductive Filaments in TiO2 via Conductive Atomic Force Microscopy Tomography

　　

摘要

对价态变化存储器中导电细丝的直接三维可视化对于确定其空间演化是由随机缺陷产生还是电极几何结构决定的至关重要。在此，我们将导电原子力显微镜断层扫描技术应用于TiO₂（10纳米）/Pt结构，将该技术扩展到此前无法通过断层扫描进行表征的基于TiO₂的导电细丝。断层图像显示出一种反向锥形结构，其末端倾向于与Pt底部电极的突起相连，这表明两个界面处都存在场增强效应。电流梯度分析显示导电性呈非单调分布，顶部、中部和底部的导电性值分别为0.1355、0.0682和0.1035纳安/纳米，这一现象与底部电极突起产生的侧向静电约束作用一致。空位产生的指数级场依赖关系以及漂移现象的线性场依赖关系共同导致了靠近尖端的导电性下降。这些结果表明底部电极的形态是一种有效的约束机制，同时指出纳米级的底部电极粗糙度是影响电阻式随机存取存储器切换稳定性的关键参数。