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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Lee,&#x20;Si-yeol</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Seung-Hwan</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Hwang&#x20;Inkook</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Jung,&#x20;Kwangkyo</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Yu,&#x20;Hyun-Yong</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Park,&#x20;Hamin</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Baek,&#x20;Seung-heon&#x20;Chris</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2025-11-19T05:02:28Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2025-11-19T05:02:28Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2025-11-17</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="issued">2025-12</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="uri">https:&#x2F;&#x2F;pubs.kist.re.kr&#x2F;handle&#x2F;201004&#x2F;153534</dcvalue>
<dcvalue element="description" qualifier="abstract">Conductive-bridge&#x20;random&#x20;access&#x20;memory&#x20;(CBRAM)&#x20;has&#x20;emerged&#x20;as&#x20;a&#x20;promising&#x20;candidate&#x20;for&#x20;next-generation&#x20;non-volatile&#x20;memory&#x20;due&#x20;to&#x20;its&#x20;simple&#x20;structure,&#x20;high&#x20;scalability,&#x20;and&#x20;low&#x20;power&#x20;consumption.&#x20;However,&#x20;conventional&#x20;HfO2-based&#x20;CBRAM&#x20;devices&#x20;suffer&#x20;from&#x20;poor&#x20;switching&#x20;uniformity&#x20;and&#x20;volatility&#x20;arising&#x20;from&#x20;the&#x20;stochastic&#x20;nature&#x20;of&#x20;filament&#x20;formation&#x20;and&#x20;the&#x20;high&#x20;ionic&#x20;mobility&#x20;of&#x20;HfO2.&#x20;Herein,&#x20;we&#x20;demonstrate&#x20;that&#x20;the&#x20;incorporation&#x20;of&#x20;an&#x20;ionic-bonded&#x20;oxide,&#x20;MgO,&#x20;into&#x20;a&#x20;bilayer&#x20;architecture&#x20;with&#x20;HfO2&#x20;effectively&#x20;enhances&#x20;resistive&#x20;switching&#x20;performance.&#x20;We&#x20;performed&#x20;thermal&#x20;annealing&#x20;to&#x20;improve&#x20;the&#x20;crystallinity,&#x20;which&#x20;was&#x20;confirmed&#x20;by&#x20;X-ray&#x20;diffraction&#x20;(XRD)&#x20;analysis.&#x20;The&#x20;XRD&#x20;and&#x20;XPS&#x20;results&#x20;revealed&#x20;that&#x20;annealing&#x20;enhanced&#x20;crystallinity&#x20;and&#x20;increased&#x20;the&#x20;oxygen&#x20;vacancy&#x20;concentration&#x20;in&#x20;the&#x20;HfO2&#x20;layer,&#x20;both&#x20;of&#x20;which&#x20;contributed&#x20;to&#x20;the&#x20;suppression&#x20;of&#x20;cycle-to-cycle&#x20;and&#x20;device-to-device&#x20;variations.&#x20;Furthermore,&#x20;the&#x20;bilayer&#x20;structure&#x20;significantly&#x20;impacts&#x20;switching&#x20;behavior&#x20;depending&#x20;on&#x20;the&#x20;oxide&#x20;stacking&#x20;order.&#x20;In&#x20;the&#x20;Ag&#x2F;HfO2&#x2F;MgO&#x2F;Pt&#x20;device,&#x20;ion&#x20;accumulation&#x20;at&#x20;the&#x20;HfO2&#x2F;MgO&#x20;interface&#x20;promotes&#x20;well-confined&#x20;filament&#x20;growth,&#x20;enabling&#x20;forming-free&#x20;and&#x20;highly&#x20;uniform&#x20;operation&#x20;with&#x20;enhanced&#x20;retention&#x20;stability.&#x20;In&#x20;contrast,&#x20;the&#x20;Ag&#x2F;MgO&#x2F;HfO2&#x2F;Pt&#x20;device&#x20;suffers&#x20;from&#x20;limited&#x20;ion&#x20;mobility&#x20;in&#x20;the&#x20;MgO&#x20;layer,&#x20;requiring&#x20;an&#x20;electroforming&#x20;step&#x20;for&#x20;activation,&#x20;which&#x20;results&#x20;in&#x20;higher&#x20;operating&#x20;voltages,&#x20;broader&#x20;switching&#x20;characteristics&#x20;distributions,&#x20;and&#x20;reduced&#x20;stability.&#x20;XPS&#x20;depth&#x20;profiling&#x20;reveals&#x20;that&#x20;controlled&#x20;oxygen&#x20;vacancy&#x20;distributions&#x20;and&#x20;interfacial&#x20;ion&#x20;accumulation&#x20;govern&#x20;filament&#x20;morphology&#x20;and&#x20;rupture&#x20;sites,&#x20;determining&#x20;switching&#x20;stability.&#x20;As&#x20;a&#x20;result,&#x20;the&#x20;optimized&#x20;bilayer&#x20;device&#x20;achieves&#x20;reliable&#x20;endurance,&#x20;a&#x20;high&#x20;on&#x2F;off&#x20;ratio&#x20;of&#x20;∼105,&#x20;and&#x20;low&#x20;operating&#x20;voltages,&#x20;underscoring&#x20;the&#x20;potential&#x20;of&#x20;ionic&#x20;oxides&#x20;and&#x20;interface&#x20;engineering&#x20;for&#x20;practical&#x20;non-volatile&#x20;memory&#x20;applications.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
<dcvalue element="publisher" qualifier="none">Elsevier&#x20;BV</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">Enhanced&#x20;reliability&#x20;of&#x20;HfO2-based&#x20;conductive&#x20;bridge&#x20;random&#x20;access&#x20;memory&#x20;through&#x20;MgO&#x20;insertion</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="doi">10.1016&#x2F;j.jallcom.2025.184993</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">Journal&#x20;of&#x20;Alloys&#x20;and&#x20;Compounds,&#x20;v.1047</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="title">Journal&#x20;of&#x20;Alloys&#x20;and&#x20;Compounds</dcvalue>
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