금속/Nb-doped SrTiO3 접합의 계면특성연구

Abstract

본 연구는 여러 가지 금속 전극과 Nb이 도핑(doping)된 단결정(single crystal) SrTiO₃(001)(Nb:STO)로 구성된 접합(junction)의 전기적 특성 연구이다. 큰 값의 일함수(work function)를 갖는 금속(Ni, Au, Pd, 그리고 Pt)과 형성된 접합의 정류(rectifying) 특성을 보았다. 극 반전(polarity reversal)하에서의 이러한 접합의 전류(I)-전압(V)과 전기용량(C)-V 데이터(data)에서 이력 (hysteretic) 특성이 관찰되었다. 이러한 현상은 I-V 데이터에서 이상적인 Schottky-Mott 원칙을 따라 구한 Schottky 장벽 높이를 잘 설명할 수 없었는데, 이는 접합 계면(interface)에 어떠한 상태(state)들이 존재함을 가리킨다. C-V 데이터의 분석은 낮은 유전상수 값을 가지는 층(layer)이 접합 계면에 존재하고 있음을 보여주고 있다. 이러한 분석을 통하여 산소 결핍과 관련된 계면 상태가 금속/Nb:STO 계면에서의 저항 스위칭을 일으키는 중요한 요소로써 작용하고 있는것처럼 보인다.; In this study, we discuss the electrical properties of junctions consisting of metal electrodes and Nb-doped SrTiO₃(001) single crystals. The junctions formed with large work function metals(Ni, Au, Pd, and Pt) resulted in rectifying transport. A hysteretic feature was observed in the current(I)-voltage(V) and capacitance(C)-V characteristics of these junctions upon polarity reversal. The ideal Schottky.Mott rule could not explain the barrier height obtained from the I-V data, indicating the existence of interface states. Analyses of the C-V data revealed that a low dielectric constant layer existed at the interface. Though these analysis the interface states, presumably related to oxygen vacancies, seemed to play crucial roles in the resistance switching behaviors at the metal/Nb:STO interface.