mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577j.met202411.636mateltech-636Research ArticleМатематическое моделирование в материаловедении электронных компонентовMATHEMATICAL MODELING IN MATERIALS SCIENCE OF ELECTRONIC COMPONENTSНестационарная модель массопереноса зарядов в самосогласованном электрическом поле для определения влияния температуры на электрофизические свойства металлооксидного мемристораA non-stationary model of mass transfer in a self-consistent electrical field for determining the influence of temperature on electrophysical properties of metal oxide memristorshttps://orcid.org/0000-0002-3439-8067БусыгинА. Н.BusyginA. N.

ул. Володарского, д. 6, Тюмень, 625003

Бусыгин Александр Николаевич — канд. физ.-мат. наук, доцент, старший научный сотрудник кафедры прикладной и технической физики

6 Volodarskogo Str., Tyumen 625003

Alexander N. Busygin — Cand. Sci. (Phys.-Math.), Associate Professor, Department of Applied and Technical Physics

a.n.busygin@utmn.ruhttps://orcid.org/0009-0000-2586-7469ГабдулинБ. Х.GabdulinB. H.

ул. Володарского, д. 6, Тюмень, 625003

Габдулин Бауржан Хайруллович — аспирант, младший научный сотрудник

6 Volodarskogo Str., Tyumen 625003

Baurzhan H. Gabdulin — Postgraduate Student, Junior Researcher

baurzhan.gabdulin@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3583-7081УдовиченкоС. Ю.UdovichenkoS. Yu.

ул. Володарского, д. 6, Тюмень, 625003

Удовиченко Сергей Юрьевич — доктор физ.-мат. наук, профессор кафедры прикладной и технической физики, научный руководитель

6 Volodarskogo Str., Tyumen 625003

Sergey Yu. Udovichenko — Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Department of Applied and Technical Physics

udotgu@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0007-9673-0137ШулаевН. А.ShulaevN. A.

ул. Володарского, д. 6, Тюмень, 625003

Шулаев Никита Анатольевич — аспирант, младший научный сотрудник

6 Volodarskogo Str., Tyumen 625003

Nikita A. Shulaev — Postgraduate Student, Junior Researcher

a.a.shulaev@utmn.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5602-3880ПисаревА. Д.PisarevA. D.

ул. Володарского, д. 6, Тюмень, 625003

Александр Дмитриевич Писарев — канд. техн. наук, доцент кафедры прикладной и технической физики, старший научный сотрудник

6 Volodarskogo Str., Tyumen 625003

Alexander D. Pisarev — Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Applied and Technical Physics, Senior Researcher

spcb.doc@utmn.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1709-9882ИбрагимА. Х. А.EbrahimA. H. A.

ул. Володарского, д. 6, Тюмень, 625003

Ибрагим Абдулла Хайдар Абдо — канд. физ.-мат. наук, младший научный сотрудник

6 Volodarskogo Str., Tyumen 625003

Abdulla H. A. Ebrahim — Cand. Sci. (Phys.-Math.), Junior Researcher

abdulla.ybragim@mail.ruТюменский государственный университетРоссияUniversity of TyumenRussian Federation202428122024274324329Copyright © Бусыгин А.Н., Габдулин Б.Х., Удовиченко С.Ю., Шулаев Н.А., Писарев А.Д., Ибрагим А.Х., 20252025Бусыгин А.Н., Габдулин Б.Х., Удовиченко С.Ю., Шулаев Н.А., Писарев А.Д., Ибрагим А.Х.Busygin A.N., Gabdulin B.H., Udovichenko S.Y., Shulaev N.A., Pisarev A.D., Ebrahim A.H.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/636

Представлена нестационарная одномерная физико-математическая модель массопереноса кислородных вакансий и захваченных электронов в самосогласованном электрическом поле, которая позволяет точнее определить влияние температуры на электрофизические свойства металлооксидного мемристора по сравнению со стационарной и нестационарной моделями в приближении постоянного поля.

A non-stationary one-dimensional physical and mathematical model of mass transfer of oxygen vacancies and trapped electrons in a self-consistent electric field is presented, this model allows to determine the influence of temperature on the electrophysical properties of metal oxide memristors.

мемристор на основе оксида металламодель массопереноса зарядовкислородные вакансиивольт-амперная характеристика мемристораmetal oxide based memristorphysical model of charge mass transferoxygen vacancies and trapped electronscurrent-voltage characteristic of a memristoroxide film temperatureИсследование проведено при поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания (проект FEWZ-2024-0020).The study was conducted with the support of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation within the framework of the state assignment (project FEWZ-2024-0020).ReferencesLarentis S., Nardi F., Balatti S., David C. Gilmer D.C., Ielmini D. Resistive switching by voltage-driven ion migration in bipolar RRAM – Part II: Modeling. IEEE Transactions on Electron Devices. 2012; 59(9): 2468—4275. https://doi.org/10.1109/TED.2012.2202320Larentis S., Nardi F., Balatti S., David C. Gilmer D.C., Ielmini D. Resistive switching by voltage-driven ion migration in bipolar RRAM – Part II: Modeling. IEEE Transactions on Electron Devices. 2012; 59(9): 2468—4275. https://doi.org/10.1109/TED.2012.2202320Kim S., Kim S-J., Kim K.M., Lee S.R., Chang M., Cho E., Kim Y.-B., Kim Ch.J., Chung U. –I., Yoo I.-K. Physical electro-thermal model of resistive switching in bi-layered resistance-change memory. Scientific Reports. 2013; 3: 1680. https://doi.org/10.1038/srep01680Kim S., Kim S-J., Kim K.M., Lee S.R., Chang M., Cho E., Kim Y.-B., Kim Ch.J., Chung U. –I., Yoo I.-K. Physical electro-thermal model of resistive switching in bi-layered resistance-change memory. Scientific Reports. 2013; 3: 1680. https://doi.org/10.1038/srep01680Kim S., Choi S.H., Lu W. Comprehensive Physical model of dynamic resistive switching in an oxide memristor. Acsnano. 2014; 8(3): 2369—2376. https://doi.org/10.1021/nn405827tKim S., Choi S.H., Lu W. Comprehensive Physical model of dynamic resistive switching in an oxide memristor. Acsnano. 2014; 8(3): 2369—2376. https://doi.org/10.1021/nn405827tBasnet P., Pahinkar D.G., West M.P., Perini C.J., Graham S., Vogel E.M. Substrate dependent resistive switching in amorphous-HfOx memristors: an experimental and computational investigation. Journal of Materials Chemistry C. 2020; 8(15): 5092—5101. https://doi.org/10.1039/c9tc06736aBasnet P., Pahinkar D.G., West M.P., Perini C.J., Graham S., Vogel E.M. Substrate dependent resistive switching in amorphous-HfOx memristors: an experimental and computational investigation. Journal of Materials Chemistry C. 2020; 8(15): 5092—5101. https://doi.org/10.1039/c9tc06736aParit A.K., Yadav M.S., Gupta A.K., Mikhaylov A., Rawat B. Design and modeling of niobium oxide-tantalum oxide based self-selective memristor for large-scale crossbar memory. Chaos, Solitons and Fractals. 2021; 145(10-12): 110818. https://doi.org/10.1016/j.chaos.2021.110818Parit A.K., Yadav M.S., Gupta A.K., Mikhaylov A., Rawat B. Design and modeling of niobium oxide-tantalum oxide based self-selective memristor for large-scale crossbar memory. Chaos, Solitons and Fractals. 2021; 145(10-12): 110818. https://doi.org/10.1016/j.chaos.2021.110818Busygin A., Udovichenko S., Ebrahim A., Bobylev A., Gubin A. Mathematical model of metal-oxide memristor resistive switching based on full physical model of heat and mass transfer of oxygen vacancies and ions. Physica Status Solidi (A) Applications and Materials. 2023; 220(11): 2200478. https://doi.org/10.1002/pssa.202200478Busygin A., Udovichenko S., Ebrahim A., Bobylev A., Gubin A. Mathematical model of metal-oxide memristor resistive switching based on full physical model of heat and mass transfer of oxygen vacancies and ions. Physica Status Solidi (A) Applications and Materials. 2023; 220(11): 2200478. https://doi.org/10.1002/pssa.202200478Chernov A.A., Islamov D.R., Pik’nik A.A., Perevalov T.V., Gritsenko V.A. Three-dimensional non-linear complex model of dynamic memristor switching. ECS Transactions. 2017; 75(32): 95—104. https://doi.org/10.1149/07532.0095Chernov A.A., Islamov D.R., Pik’nik A.A., Perevalov T.V., Gritsenko V.A. Three-dimensional non-linear complex model of dynamic memristor switching. ECS Transactions. 2017; 75(32): 95—104. https://doi.org/10.1149/07532.0095Kuzmichev D.S., Markeev A.M. Neuromorphic properties of forming-free non-filamentary TiN/Ta2O5/Ta structures with an asymmetric current-voltage characteristic. Nanobiotechnology Reports. 2021; 16(6): 804—810. https://doi.org/10.1134/S2635167621060136Kuzmichev D.S., Markeev A.M. Neuromorphic properties of forming-free non-filamentary TiN/Ta2O5/Ta structures with an asymmetric current-voltage characteristic. Nanobiotechnology Reports. 2021; 16(6): 804—810. https://doi.org/10.1134/S2635167621060136

The authors declare that there are no conflicts of interest present.