Direct Evidence of Lithium Ion Migration in Resistive Switching of Lithium Cobalt Oxide Nanobatteries

Autor: Nguyen, Van Son, Mai, Van Huy, Senzier, Pascale Auban, Pasquier, Claude, Wang, Kang, Rozenberg, Marcelo J., Brun, Nathalie, March, Katia, Jomard, François, Giapintzakis, John, Mihailescu, Cristian N., Kyriakides, Evripides, Nukala, Pavan, Maroutian, Thomas, Agnus, Guillaume, Lecoeur, Philippe, Matzen, Silvia, Aubert, Pascal, Franger, Sylvain, Salot, Raphaël, Albouy, Pierre-Antoine, Alamarguy, David, Dkhil, Brahim, Chrétien, Pascal, Schneegans, Olivier
Přispěvatelé: Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (GeePs), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Le Quy Don Technical University (LQDTU), Laboratoire de Physique des Solides (LPS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Groupe d'Etude de la Matière Condensée (GEMAC), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Cyprus [Nicosia] (UCY), National Institute for Lasers, Plasma, and Radiation Physics - INFLPR (ROMANIA), University of Cyprus = Université de Chypre, Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des solides (SPMS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (ICMMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département d'Architectures, Conception et Logiciels Embarqués-LETI (DACLE-LETI), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), ANR-10-LABX-0035,Nano-Saclay,Paris-Saclay multidisciplinary Nano-Lab(2010), Le Quy Don Technical University = Le Quy Don University of Science and Technology, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), University of Cyprus [Nicosia], University of Cyprus, Cyprus, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Giapintzakis, John [0000-0002-7277-2662], Kyriakides, Evripides [0000-0002-5483-7119]
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Small
Small, 2018, 14 (24), pp.1801038. ⟨10.1002/smll.201801038⟩
Small, Wiley-VCH Verlag, 2018, 14 (24), pp.1801038. ⟨10.1002/smll.201801038⟩
ISSN: 1613-6810
1613-6829
DOI: 10.1002/smll.201801038⟩
Popis: International audience; Lithium cobalt oxide nanobatteries offer exciting prospects in the field of nonvolatile memories and neuromorphic circuits. However, the precise underlying resistive switching (RS) mechanism remains a matter of debate in two‐terminal cells. Herein, intriguing results, obtained by secondary ion mass spectroscopy (SIMS) 3D imaging, clearly demonstrate that the RS mechanism corresponds to lithium migration toward the outside of the Li$_x$CoO$_2$ layer. These observations are very well correlated with the observed insulator‐to‐metal transition of the oxide. Besides, smaller device area experimentally yields much faster switching kinetics, which is qualitatively well accounted for by a simple numerical simulation. Write/erase endurance is also highly improved with downscaling – much further than the present cycling life of usual lithium‐ion batteries. Hence very attractive possibilities can be envisaged for this class of materials in nanoelectronics.
Databáze: OpenAIRE
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