И.Н. Антонов’s scientific contributions

Исследованы электрические характеристики лабораторных макетов мемристоров на основе эпитаксиальных гетероструктур p-Si/p-Ge/n ⁺ -Si(001) с Ag- и Ru-электродами. Мемристоры с Ru-электродами демонстрируют меньшее напряжение электроформовки и большее отношение токов в состояниях с низким и высоким значениями сопротивления по сравнению с мемристорами с Ag-электродами. Также в мемристорах с Ru-электродами обнаружена инверсия полярности резистивного переключения. Указанные эффекты обусловлены большей подвижностью ионов Ru ³⁺ в прорастающих дислокациях в слоях p-Si/p-Ge вследствие их меньшего ионного радиуса. Ключевые слова: мемристор, эпитаксиальные слои SiGe, резистивное переключение.

The properties of carbon layers (C- layers) formed by thermal decomposition of CCl4 at temperatures of 600–700°C on the surface of gallium arsenide structures fabricated by MOС-hydride epitaxy on n+-GaAs (100) wafers have been studied. The surface morphology of the carbon layers was studied using atomic force microscopy. The structural and optical properties were studied using Raman spectroscopy and reflection spectroscopy. It has been found that in the case of a C layer fabricated at a temperature of 650–700°C, the atomic force microscopy image demonstrates the presence of vertical carbon nanowalls (vertical graphene) located parallel to one of the [110] directions of the GaAs crystal lattice. The characteristics of the bands observed in the Raman spectra correspond to the parameters of the spectra of vertical graphene. The reflection coefficient of such carbon layers significantly decreases (diffuse reflection does not exceed 25% for a layer fabricated at 700°C) in the wavelength range from 0.19 to 1.8 μm. The presence of a significant "absorbing" ability makes the obtained carbon layers promising as a conducting contact in photosensitive semiconductor device structures, which is confirmed by preliminary results of studies of the current-voltage characteristics and spectral dependences of the photocurrent.

The effect of optical radiation in the visible and near-infrared bands on resistive switching of a MOS stack based on ZrO2(Y) film on an n-Si(001) substrate with self-assembled Ge nanoislands on its surface has been studied. An increase in the resistive switching logical gap was observed upon the photoexcitation, in particular, when the photon energies were smaller than the Si band gap. The effect was associated with the impact of the photovoltage at the Si/Ge/ZrO2(Y) interface. In the latter case, the effect is associated with spatially indirect interband optical transitions in Ge nanoislands.

Accumulation and relaxation of optically induced electric charge in ZrO2(Y) films with embedded single-layered arrays of Au nanoparticles (NPs) of 2-3 nm in diameter have been studied subject to the depth of the Au NPs in the ZrO2(Y) layers and the optical excitation power at the wavelengths of 473 and 633 nm by Scanning Kelvin Probe Microscopy (SKPM).

Получены лабораторные макеты мемристоров на основе структур Ag / Ge / Si(001) и Ag / Si / Ge / Si(001), принцип действия которых основан на электромиграции ионов Ag+ по дислокациям, прорастающим через слои структур. Исследованы особенности механизма резистивного переключения и процессы деградации мемристоров.

In thin ZrO2 (Y) / Ni films, with used of an atomic force microscope (AFM) probe, conductive ferromagnetic filaments of nanometer sizes, consisting of Ni atoms, are formed. Memristor structures based on such films, the upper electrode of which was the AFM probe, demonstrated bipolar-type resistive switching (RP) associated with the destruction and reduction of Ni filaments. The area where the conducting filament emerges on the surface of the ZrO2 (Y) film manifested itself in the magnetic force image as a single-domain ferromagnetic particle.

It was studied the possibility of laser annealing modification of the properties of the (Ga,Mn)As layer located on the surface of a quantum-well InGaAs/GaAs structure, while retaining its radiative properties. The structures with four InGaAs/GaAs quantum wells (indium content was varied from 0.08 to 0.25), located at different distances from the (Ga,Mn)As layer, were fabricated by combining the methods of MOCVD-hydride epitaxy and pulsed laser deposition. The LPX-200 excimer laser pulse energy density was varied from 200 to 360 mJ/cm2, and the depth of laser action was determined from the change in the photoluminescence spectra of the quantum wells. In describing the results obtained, a model of the laser annealing process was used, based on solving the problem of heat propagation in a one-dimensional GaAs system, taking into account the (Ga,Mn)As layer on the surface. Changes in the structural and galvanomagnetic properties of the samples as a result of laser irradiation were analyzed. It is shown that as a result of pulsed laser action at a laser energy density range of 250 - 300 mJ/cm2, it is possible to preserve the emissive properties of the active region (InGaAs/GaAs quantum well) located at a distance of 10 - 12 nm from the (Ga,Mn)As layer and modify ferromagnetic properties of the semiconductor (Ga,Mn)As, namely: to increase the temperature of the ferromagnet-paramagnetic phase transition to values of at least 120 K. The results obtained are promising for the development of technology for devices of spin optoelectronics.

Исследовано влияние оптического излучения видимого диапазона на резистивное переключение в МДП-структурах ITO/ZrO 2 (Y)/n-Si, в том числе с наночастицами Au, встроенными в слой ZrO 2 (Y). Обнаружено, что зависимость ширины логического коридора резистивных состояний от интенсивности фотовозбуждения имеет пороговый характер. При увеличении интенсивности фотовозбуждения выше порогового значения наблюдалось уменьшение ширины логического коридора, предположительно, связанное с разогревом активных слоев МДП-структуры при межзонном поглощении излучения в Si-подложке. Обнаружено подавление резистивных переключений при фотовозбуждении на длине волны 650 нм (соответствующей плазмонному резонансу в наночастицах Au) за счет плазмонного оптического поглощения в наночастицах. Ключевые слова: мемристор, резистивное переключение, МДП-структуры, стабилизированный диоксид циркония, наночастицы Au, фоточувствительность.

Resistive switching effect of separate dislocations in Ag/Ge/Si(001) memristor structures was demonstrated experimentally by Conductive Atomic Force Microscopy. Hysteresis loops typical for bipolar resistive switching were observed in the current-voltage curves of the dislocations due to formation and rapture of Ag filament in the Ge layer as a result of Ag+ ion drift along the dislocation core.

Экспериментально изучен эффект резистивного переключения отдельных ферромагнитных филаментов мемристорных структур на основе функциональных слоев ZrO 2 (Y)/Ni. В качестве верхнего прижимного электрода виртуальной мемристорной структуры выступал проводящий зонд атомно-силового микроскопа. Обнаруженные особенности резистивного переключения биполярного типа связаны c разрушением и восстановлением филаментов, содержащих атомы Ni, в диэлектрической пленке ZrO 2 (Y) и предположительно обусловлены разной степенью металлизации филамента. Сформированные филаменты проявляются на изображениях, полученных с помощью магнитно-силовой микроскопии, как однодоменные ферромагнитные частицы. Ключевые слова: мемристор, резистивное переключение, атомно-силовая микроскопия, ферромагнитные филаменты.