各素子における電流-電圧 (I-V) 特性

図2.15(a), (b)にF-modeを示すD-EL素子における代表的な電流-電圧(I-V)特性, および抵抗値の推移をそれぞれ示す. また, 図2.15(c), (d)にR-modeを示すD-EL素 子における代表的なI-V特性, および抵抗値の推移をそれぞれ示す. このとき, NiO の膜厚dおよび電極直径Dはそれぞれ90 nm, および100 µmに統一した. また, 動 作モードの違いを明確に示すため, 1回目 〜 3回目のI-V特性を太い実線で示した

(図2.15(a), (c)). 動作モードに依らず, 200 回以上の抵抗変化を示す素子が確認さ

れた.

図2.16(a), (b)にC-EL素子(d = 90 nm)におけるI-V特性, および抵抗値の推移 をそれぞれ示す. 図2.15(a), (c)と同様に, 1回目 〜 3回目のI-V特性を太い実線で

示した(図2.16(a)). C-EL素子においても200 回以上の抵抗変化を示す素子が確認

された. また, C-EL素子のフォーミング電圧(約13.5 V)は, F-modeを示すD-EL素 子のフォーミング電圧(約1.4 V)に比べて非常に高い.

より詳細な抵抗変化特性の違いを議論するため, 各素子の抵抗変化パラメータを 以下の方法で抽出した.

初期抵抗値R_ini, 高抵抗値R_H, および低抵抗値R_L

0.20 Vの電圧を印加した際に流れる電流値を読み取り, オームの法則を用いて算

出した.

セット電圧Vset

まず, 電圧掃印前後の抵抗値に着目し, 抵抗比が0.1以下である場合をセット過程 と定義した. 電圧掃印により抵抗値が急激に増加する際の電圧(制限電流I_compの90

％に達する直前の電圧)をV_setと定義した.

リセット電圧Vreset, リセット電流Ireset

まず, 電圧掃印前後の抵抗値に着目し, 抵抗比が10以上である場合をリセット過 程と定義した. リセット過程を示すI-V特性の中で, 素子に流れる最大の電流値を

I_resetと定義し,その時素子に印加されている電圧をV_resetと定義した.

また, 1つの素子を200回程度スイッチングさせることで得られた全てのI-V特性 に対して上記手法で各パラメータを抽出し, 累積分布関数(Cumulative distribution function: CDP)を作成した. 各NiO膜厚d, 電極直径D, および接触法において30 個の素子に対してそれぞれ測定を行った.

第2章 多結晶NiO薄膜を用いた抵抗変化箇所の推定 59

0 50 100 150 200 250

10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴ 10⁵

Resistance [ΩΩΩΩ]

Number of cycle

0 1 2 3 4 5

10^-6 10^-5 10^-4 10^-3 10^-2 10^-1

Current

Voltage [V]

10^-4 10^-3 10^-2 10^-1

Current

10² 10³ 10⁴ 10⁵

Resistance [ΩΩΩΩ]

1^stcycle 2^ndcycle 3^rdcycle

1^stcycle 2^ndcycle

(a) (b)

0 1 2 3 4 5

10^-6 10^-5

Current

Voltage [V]

0 50 100 150 200 250

10⁰ 10¹

Resistance

Number of cycle 2 cycle

3^rdcycle

(c) (d)

図 2.15: F-modeを示すD-EL素子における(a)I-V特性および(b)抵抗値の推移, R-modeを示すD-EL素子における(c)I-V特性および(d)抵抗値の推移. I-V特性は1

〜3回目の波形を黒, 赤, 青で表している. NiOの膜厚dおよび電極直径Dはそれぞ れ90 nm, 100 µmに統一.

第2章 多結晶NiO薄膜を用いた抵抗変化箇所の推定 60

0 50 100 150 200 250

10⁰ 10² 10⁴ 10⁶ 10⁸ 10¹⁰ 10¹²

Resistance [ΩΩΩΩ]

Number of cycle

0 3 6 9 12 15

10^-9 10^-8 10^-7 10^-6 10^-5 10^-4 10^-3 10^-2 10^-1

Current

Voltage [V]

1^stcycle 2^ndcycle 3^rdcycle

(a) (b)

図 2.16: C-EL素子(d = 90 nm)における代表的な(a)I-V特性および(b)抵抗値の 推移. I-V特性は1〜3回目の波形を黒,赤,青で表している. 抵抗推移のうち10¹⁰ Ω を示す領域のデータは, C-ELの露光領域が正常にNiO表面へコンタクトされる前後 の様子を示す.

第2章 多結晶NiO薄膜を用いた抵抗変化箇所の推定 61