Объектом исследования являются структуры металл/полупроводник/металл на основе анодированных слоев диоксида титана толщиной от 60 до 500 нм с диаметром нанотрубок от 30 до 60 нм, полученных во фторсодержащем растворе. Цель работы – исследование влияния толщины оксидного слоя, материала электрода и его площади на процессы резистивного переключения сэндвич-структур Ti/TiO2/Ме на основе нанотубулярного диоксида титана. Синтезированы сэндвич-структуры Ti/TiO2-НТ/Au и Ti/TiO2-НТ/Ag с диаметрами мемристивных элементов ≈ 100 мкм и ≈ 5,5 мм. Аттестация образцов проведена методами растровой электронной и оптической микроскопии, рентгенофазового анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния. Исследованы ВАХ сфабрикованных структур в полных циклах резистивного переключения и в процессах, симулирующих многократное считывание информации. Получено, что микромемристор Ti/TiO2-НТ/Au с толщиной оксидного слоя 160 нм имеет наилучшие характеристики биполярного переключения среди исследованных. Продемонстрирована работоспособность структуры на протяжении 17 тыс. циклов переключения. Сделан вывод о возможности использования микромемристоров Ti/TiO2-НТ/Au в качестве перспективных элементов резистивной памяти. / The object of investigation of metal/semiconductor/metal structures based on the anodized layer of titanium dioxide. Ones are 60 – 500 nm thick with 30 – 60 nm diameter of nanotubes obtained in fluorine-containing solution. The goal of this paper is to investigate the effect of oxide layer thickness, its electrode material and the area on resistive switching processes in sandwich Ti/TiO2/Me nanotubular structures based on titanium dioxide. Sandwich structures of Ti/TiO2-NT/Au and Ti/TiO2-NT/Ag with diameters of memristive elements about 5.5 mm and 100 µm have been synthesized. Characterization of samples was carried out by scanning electron and optical microscopy, X-ray diffraction and Raman spectroscopy. CVC fabricated structures in the full cycle of the resistive switching and processes simulating multiple reading of information were studied. It was found that Ti/TiO2-NT/Au micromemristor with a thickness of the oxide layer about 160 nm has the best bipolar switching characteristics among studied samples. Structure performance within 17 thousands switching cycles was demonstrated. It is concluded that Ti/TiO2-NT/Au micromemristors were proved to be promising resistive memory elements.

Объект исследования – анодированный диоксид циркония. Цель работы – электрохимический синтез нанотубулярных структур диоксида циркония и исследование их люминесцентных и абсорбционных свойств. Методы исследования – растровая электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, абсорбционная и фотолюминесцентная спектроскопия. Новизна работы – исследована фотолюминесценция анодированного диоксида циркония в диапазоне температур 6.2-700 К. Показано, что интенсивность свечения в области 375 – 600 нм возрастает с уменьшением температуры до 30 К. Спектры свечения описываются двумя пиками гауссовой формы с максимумами Emax = 2.28 и 2.75 эВ и полуширинами ω = 0.77 и 0.67 эВ, соответственно. Измерены спектры диффузного отражения образцов до и после отжига. Посредством построения Тауца рассчитана энергия края оптического поглощения нанотубулярного диоксида циркония Eg = 5.4 ± 0.1 эВ. Возможная область применения анодированного диоксида циркония – матрицы солнечных батарей и фотокатализаторы. / The object of investigation is anodized zirconia. The aim of the work is the electrochemical synthesis of nanotubular zirconia structures and the study of their luminescence and absorption properties. The methods of investigation are scanning electron microscopy, X-ray phase analysis, absorption and photoluminescence spectroscopy. The novelty of the work is the photoluminescence of anodized zirconia in the temperature range of 6.2-700 K. It is shown that the luminescence intensity increases with decreasing temperature to 30 K. The emission spectra are described by two peaks of a Gaussian shape with maxima Emax = 2.28 and 2.75 eV and halfwidths ω = 0.77 and 0.67 eV, respectively. A possible field of application of anodized zirconia is the matrix of solar cells and photocatalysts. Spectra of diffuse reflection of samples before and after annealing were measured. By means of the Tauc plot, the energy of the edge of the optical absorption of nanotubular zirconium dioxide Eg = 5.4 ± 0.1 eV is calculated. A possible field of application of anodized zirconia is the matrix of solar cells and photocatalysts.

Синтезированы мемристорные сэндвич-структуры Zr/ZrO2-nt/Au диаметром 140 мкм на основе нанотубулярного слоя диоксида циркония толщиной 1.7 мкм и внутренним диаметром нанотрубок 55 нм. Проведена аттестация образцов методами сканирующей электронной и конфокальной микроскопии. Исследованы вольт-амперные характеристики полученных устройств в статическом и импульсном режимах резистивного переключения. Определены параметры резистивного переключения. Установлены механизмы проводимости, доминирующие в различных состояниях структуры. Продемонстрирована возможность формирования квантовых филаментов, состоящих из кислородных вакансий, в оксидном слое. Показана перспективность применения данных структур в качестве мемристорных элементов памяти. / Memristor Zr/ZrO2-nt/Au structure based on the zirconium oxide nanotubular layer with the thickness of 1.7 μm and the nanotubes inner diameter of 55 nm was synthesized. Attestation of the samples was performed with the methods of scanning electron and confocal microscopy. Current-voltage curves of the fabricated devices in static and pulsed modes of resistance switching were studied. Conduction mechanisms that dominate in different structure states were established. The formation of quantum filaments which consist of oxygen vacancies was shown to be possible in the oxide layer. The perspective of using these structures as memristor memory elements was shown.