Мемристивна поведінка перемикання тонких плівок Ga₂O₃, отриманих золь-гель методом

  • Джамоліддін X. Муродов Ташкентський державний технічний університет імені Іслама Карімова, Узбекистан; Центр розвитку нанотехнологій, Національний університет Узбекистану https://orcid.org/0009-0006-3088-4881
  • Шавкат У. Юлдашев Центр розвитку нанотехнологій, Національний університет Узбекистану, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0000-0002-2187-5960
  • Азамат О. Арсланов Національний університет Узбекистану імені Мірзо Улугбека, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0009-0000-4817-8770
  • Нойба У. Ботірова Центр розвитку нанотехнологій, Національний університет Узбекистану, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0009-0002-2294-9981
  • Джавохір Ш. Худайкулов Національний університет Узбекистану імені Мірзо Улугбека, Ташкент, Узбекистан; Центральноазіатський університет, Ташкент, Узбекистан
  • Iльос Х. Худайкулов Інститут іонно-плазмових та лазерних технологій імені Аріфова Академії наук Узбекистану, Ташкент, Узбекистан
  • Маргуба С. Міркамілова Ташкентський державний технічний університет імені Іслама Карімова, Узбекистан
  • Уткур Е. Джураєв Ташкентський державний технічний університет імені Іслама Карімова, Узбекистан
  • Азлархон М. Тіллабоєв Чирчикський державний педагогічний університет, Чирчик, Узбекистан
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-4-40
Ключові слова: оксид галію, золь-гель метод, тонкі плівки, мемристор

Анотація

Оксид галію (Ga₂O₃) – це напівпровідник з надширокою забороненою зоною (~4,8–5,0 еВ), який нещодавно привернув значну увагу для наноелектронних пристроїв та пристроїв пам'яті наступного покоління завдяки своєму чудовому полю пробою, хімічній стійкості та термостійкості. У цьому дослідженні тонкі плівки Ga₂O₃ були виготовлені методом золь-гель спінінгу та потім відпалені при 1000°C. Рентгенівська дифракція виявила структурну еволюцію від аморфного стану до стабільної моноклінної фази β-Ga₂O₃ після відпалу. Електричні вимірювання показали відтворюване біполярне резистивне перемикання з коефіцієнтом опору ввімкнення/вимкнення, що перевищує 102, та відносно низькими напругами встановлення/скидання. Спостережуване перемикання інтерпретується в рамках формування та розриву провідних ниток, переважно керованих динамікою вакансій кисню. Поєднання недорогого синтезу, масштабованої обробки та надійної мемристивної продуктивності підкреслює тонкі плівки Ga₂O₃, отримані методом золь-гель, як сильних претендентів на майбутні архітектури резистивної пам'яті з довільним доступом (RRAM) та нейроморфні обчислювальні технології.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

G. Akbar, A. Di Fatta, G. Rizzo, G. Ala, P. Romano, and A. Imburgia, “Comprehensive review of wide-bandgap (WBG) devices: SiC MOSFET and its failure modes affecting reliability,” PhysChem, 5(1), 10 (2025). https://doi.org/10.3390/physchem5010010

S. Musumeci, “Gallium nitride power devices in power electronics,” Energies, 16(9), 3894 (2023). https://doi.org/10.3390/en16093894

D. Kaur, A. Ghosh, and M. Kumar, “A strategic review on gallium oxide based power electronics: Recent progress and future prospects,” Materials Today: Proceedings, 33, 104244 (2022). https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.104244

F. Safieddine, et al., “Comparative study of the fundamental properties of Ga₂O₃,” Journal of Solid State Chemistry, 312, 123272 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jssc.2022.123272

R.T. Velpula, B. Jain, and H.P.T. Nguyen, “Low-power multilevel resistive switching in β-Ga₂O₃ based RRAM devices,” Nanotechnology, 34(7), 075201 (2023). https://doi.org/10.1088/1361-6528/aca418

Z. Yang, K. Zhang, R. Guo, J. Wu, P. Li, Y. Chen, and W. Mi, “Resistive random access memory based on gallium oxide thin films for self-powered pressure sensor systems,” Ceramics International, 46(13), 21141–21148 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.05.191

L.-W. Wang, C.-W. Huang, K.-J. Lee, S.-Y. Chu, and Y.-H. Wang, “Multi-level resistive Al/Ga₂O₃/ITO switching devices with interlayers of graphene oxide for neuromorphic computing,” Nanomaterials, 13(12), 1851 (2023). https://doi.org/10.3390/nano13121851

B. Oh, et al., “Wake-up effects on improving gradual switching and variation in resistive random-access memory (RRAM),” Electronics, 14(10), 1921 (2025). https://doi.org/10.3390/electronics14101921

K. Sato, Y. Hayashi, N. Masaoka, T. Tohei, and A. Sakai, “High-temperature operation of gallium oxide memristors up to 600 K,” Scientific Reports, 13, 1261 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-28075-4

H.J. Lee, J.-H. Kim, J. Choi, Y.S. Kim, and S.-N. Lee, “Correlation between oxygen flow-controlled resistive switching and capacitance behavior in gallium oxide memristors grown via RF sputtering,” Heliyon, 9(12), e23157 (2023). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e23157

D. Cui, M. Pei, Z. Lin, H. Zhang, M. Kang, Y. Wang, X. Gao, et al., “Versatile optoelectronic memristor based on widebandgap Ga₂O₃ for artificial synapses and neuromorphic computing,” Nanomaterials, 15(2), 367 (2025). https://doi.org/10.3390/nano15020367

I. Rahaman, “Epitaxial growth of Ga₂O₃: A review,” Materials, 17(17), 5678 (2024). https://doi.org/10.3390/ma17175678

Y. Yang, “Compact Ga₂O₃ thin films deposited by plasma and RF magnetron sputtering,” Thin Solid Films, 757, 139139 (2022). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2022.139139

T. Yamaguchi, Y. Oshima, H. Murakami, and S. Fujita, “Structural evolution and nucleation dynamics of RF-sputtered gallium oxide thin films,” APL Materials, 13(4), 041130 (2025). https://doi.org/10.1063/5.0205673

H. Zhang, D. Niu, J. Yang, X. Zhang, and W. Li, “β-Ga₂O₃ thin films via an inorganic sol–gel spin coating: Preparation and characterization,” Nanomaterials, 15(4), 277 (2025). https://doi.org/10.3390/nano15040277

V.A. Spiridonov, D.I. Panov, and X. Zhang, “Ga₂O₃ deposition methods by low-cost techniques: A review,” Journal of Sol-Gel Science and Technology, 101, 222–245 (2024). https://doi.org/10.1007/s10971-024-06543-1

J.X. Murodov, S.U. Yuldashev, A.O. Arslanov, M.S. Mirkamilova, and U.E. Jurayev, “Tunable negative differential resistance in SnO₂:Co memristors on p-Si,” East Eur. J. Phys., (2), 115–122 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-2-22

J.X. Murodov, Sh.U. Yuldashev, A.O. Arslanov, N.U. Botirova, J.Sh. Xudoyqulov, R.Sh. Sharipova, R.A. Nusretov, et al., Resistive switching behavior of SnO₂/ZnO heterojunction thin films for non-volatile memory applications, East Eur. J. Phys. (3), 348–352 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-3-34

W. Shan, W. Walukiewicz, K.M. Yu, J.W. Ager, E.E. Haller, H. Lu, and W.J. Schaff, “Structural evolution of Ga₂O₃ thin films: Amorphous to β-Ga₂O₃ transition upon high-temperature annealing,” AIP Conf. Proc. 1466, 197–200 (2012). https://doi.org/10.1063/1.4740301

N. Makeswaran, R. Arivazhagan, T. Balasubramanian, “Crystallization and phase stabilization of Ga₂O₃ nanofibers under thermal treatments (700–900 °C): Evidence of β-Ga₂O₃ formation at 900 °C,” Journal of Nanomaterials, 2022, 9476513 (2022). https://doi.org/10.1155/2022/9476513

A.M. Hassanien, A.A. Atta, M.M. El-Nahass, S.I. Ahmed, A.A. Shaltout, A.M. Al-Baradi, A. Alodhayb, and A.M. Kamal, “Effect of annealing temperature on structural and optical properties of gallium oxide thin films deposited by RF-sputtering,” J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 31(9), 7355–7366 (2020). https://doi.org/10.1007/s10854-020-03203-7

L.B. Cheah, R.A.M. Osman, and P. Poopalan, “Ga₂O₃ thin films by sol-gel method and its optical properties,” AIP Conf. Proc. 2203, 020015 (2020). https://doi.org/10.1063/1.5142120

N.U. Botirova, A.O. Arslanov, G.B. Eshonkulov, J.X. Murodov, R.Sh. Sharipova, J.Sh. Khudoykulov, and Sh.U. Yuldashev, “Effect of SiO₂ and Post-Annealed Ga₂O₃ Buffer Layers on Ga₂O₃ Thin Film Growth and Properties,” Cryst. Growth Des. (2025) https://doi.org/10.1021/acs.cgd.5c01075

Опубліковано
2025-12-08
Цитовано
Як цитувати
МуродовД. X., Юлдашев, Ш. У., Арсланов, А. О., Ботірова, Н. У., Худайкулов , Д. Ш., ХудайкуловI. Х., Міркамілова, М. С., Джураєв, У. Е., & Тіллабоєв, А. М. (2025). Мемристивна поведінка перемикання тонких плівок Ga₂O₃, отриманих золь-гель методом. Східно-європейський фізичний журнал, (4), 415-419. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-4-40
Номер
№ 4 (2025): East European Journal of Physics
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2025 Джамоліддін X. Муродов, Шавкат У. Юлдашев, Азамат О. Арсланов, Нойба У. Ботірова, Джавохір Ш. Худайкулов, Ilyos Kh. Худайкулов, Маргуба С. Міркамілова, Уткур Е. Джураєв, Азлархон М. Тіллабоєв

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).

Найбільш популярні статті цього автора (авторів)