Ushbu tadqiqot kobalt qo‘shimchasi litiy ferrit nanozarrachalarining kristall tuzilishi, optik tasmalar oralig‘i, dielektrik xatti-harakati, elektr o‘tkazuvchanligi va qarshilikni almashtirish xususiyatlarini qanday o‘zgartirishini o‘rganadi. Li_0.5-xCo_xFe_2.5O_4+δ tarkibida x = 0,00, 0,03, 0,06 va 0,09 bo‘lgan to‘rtta namuna sol-gel o‘z-o‘zidan yonish usuli bilan tayyorlangan va 730 °C da ikki soat sinterlangan. Tadqiqotchilar barcha namunalarda bir fazali kubik shpinel tuzilma hosil bo‘lganini, kristallit o‘lchami taxminan 37,85–39,17 nm oralig‘ida o‘zgarganini va kobalt ulushi ortishi bilan panjara parametri hamda elementar yacheyka hajmi kamayganini bildirgan.

Chastotaga bog‘liq o‘lchovlarda AC o‘tkazuvchanlik chastota bilan ortgani; dielektrik doimiy, dielektrik yo‘qotish, yo‘qotish tangensi va impedans esa umuman kamaygani qayd etilgan. x = 0,06 tarkibi eng yuqori chastotada taxminan 5×10⁻⁴ S·m⁻¹ bilan eng yuqori AC o‘tkazuvchanlikka ega namuna sifatida taqdim etilgan. Bunga qarshi, tok-kuchlanish baholashining xulosa qismida eng yaqqol qarshilikni almashtirish gisterezisi x = 0,03 namunada kuzatilgani va bu tarkib ReRAM nuqtai nazaridan eng yuqori almashtirish samaradorligini ko‘rsatgani ilgari surilgan. Barcha namunalarda ±10 V lik kuchlanish skaneri davomida bipolar gisterezis kuzatilgani bildirilgan.

Tadqiqot tajribaviy ferrit namunalarida elektr o‘lchovlarini o‘z ichiga olsa-da, funksional xotira hujayrasini namoyish etmaydi. Elektrod materiallari, qurilma qatlam tuzilishi, namuna qalinligi, tokni cheklash, SET va RESET kuchlanishlari, yuqori va past qarshilik holatlarining nisbati, ma’lumotni saqlash muddati, sikl chidamliligi va namunalararo o‘zgaruvchanlik tushuntirilmagan. Bundan tashqari, yuklangan versiyada havola qilingan grafiklar va mikroskop tasvirlari mavjud bo‘lmagani uchun bildirilgan egri chiziqlarni vizual ravishda tekshirib bo‘lmaydi. Natijalar kobalt qo‘shilgan litiy ferrit qarshilikni almashtirish tadqiqotlari uchun nomzod material bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatadi; tayyor va tasdiqlangan ReRAM qurilmasini namoyish etmaydi.

Turkiya nuqtai nazaridan baholash: Tadqiqot Turkiyada elektron keramika, yarimo‘tkazgich oksidlar, yangi avlod xotiralar, sensorlar va yuqori chastotali materiallar ustida ishlayotgan universitetlar va tadqiqot laboratoriyalari uchun qo‘llanilishi mumkin bo‘lgan tajriba dizayni misolini taqdim etadi. Yondashuvni Turkiyada tasdiqlash uchun ayni tarkiblarni nazorat ostida sintez qilish, haqiqiy kobalt va litiy miqdorlarini kimyoviy tahlil bilan aniqlash, elektrod va namuna geometriyasini standartlashtirish, ko‘p sonli almashtirish sikllarini qo‘llash, ma’lumotni saqlash va chidamlilik tajribalarini o‘tkazish kerak. Ushbu tadqiqotdan Turkiyada tijoriy ReRAM ishlab chiqarish mumkinligi, mavjud xotira texnologiyalarini almashtirishi yoki ma’lum qurilma umrini ta’minlashi haqida bevosita xulosa chiqarib bo‘lmaydi.

Tadqiqotning asosiy savoli nima?

Tadqiqotning asosiy savoli litiy ferritning kristall panjarasiga kam miqdorda kobalt qo‘shilishi elektr zaryadlarining harakati, dielektrik qutblanish va qo‘llangan kuchlanishga bog‘liq qarshilik o‘zgarishiga qanday ta’sir qilishidir.

O‘rganilgan nominal tarkib quyidagicha berilgan:

\[ \mathrm{Li}_{0.5-x}\mathrm{Co}_{x}\mathrm{Fe}_{2.5}\mathrm{O}_{4+\delta} \]

Bu yerda x qiymati kobalt qo‘shimcha ulushini ifodalaydi va 0,00, 0,03, 0,06 yoki 0,09 qilib o‘zgartirilgan. δ esa kislorod stoxiometriyasidagi mumkin bo‘lgan og‘ishni ko‘rsatadi. Biroq tadqiqotda δ qiymati tajribaviy ravishda o‘lchanmagan yoki har bir tarkib uchun hisoblanmagan.

Tadqiqotchilar kobalt ionlari shpinel tuzilishdagi tetraedrik A va oktaedrik B joylaridagi kation taqsimotini o‘zgartirib, Fe²⁺–Fe³⁺ elektron sakrashi, don chegarasi qarshiligi va kislorod bo‘shliqlariga bog‘liq o‘tkazuvchanlikka ta’sir qilishi mumkinligini ilgari suradi.

Nega litiy ferrit va qarshilikni almashtirish o‘rganilmoqda?

Shpinel ferritlar umuman AB₂O₄ tuzilishiga ega metall oksidlardir. Metall kationlari kristall tuzilishdagi tetraedrik va oktaedrik joylarga taqsimlanadi. Kationlarning bu joylar orasidagi taqsimoti elektr o‘tkazuvchanligi, magnit xususiyatlar, dielektrik xatti-harakat va nuqsonlar zichligi kabi xususiyatlarni o‘zgartirishi mumkin.

Litiy ferrit yuqori Curie harorati va elektr xususiyatlari tufayli mikroto‘lqin hamda sensor qo‘llanmalari uchun o‘rganiladigan yumshoq ferrit sifatida ta’riflangan. Tadqiqotning asosiy e’tibori esa material qo‘llangan kuchlanish yo‘nalishi va tarixiga bog‘liq holda turli qarshilik holatlarini ko‘rsatishi mumkinligiga qaratilgan.

Qarshilikni almashtirishda materialni yuqori qarshilik holati va past qarshilik holati o‘rtasida elektr yo‘li bilan o‘tkazish maqsad qilinadi. Bu ikki holat yetarlicha barqaror va takrorlanuvchan bo‘lsa, ikkilik ma’lumot holatlarini ifodalashi mumkin. Biroq faqat bitta gisterezis egri chizig‘ini ko‘rish to‘liq xotira qurilmasining ishlash ishonchliligini isbotlash uchun yetarli emas.

Namunalar qanday tayyorlangan?

Sintezda quyidagi boshlang‘ich moddalar ishlatilgan:

• %98 tozalikdagi litiy nitrat, LiNO₃,
• %99 tozalikdagi kobalt nitrat geksagidrat, Co(NO₃)₂·6H₂O,
• %98 tozalikdagi temir nitrat nonagidrat, Fe(NO₃)₃·9H₂O,
• Stabillashtiruvchi muhit sifatida etilen glikol.

Manbada prekursorlar bilan etilen glikol o‘rtasida 1:14 nisbat ishlatilgani aytilgan, biroq bu nisbat molyar nisbatmi, massa nisbatimi yoki hajm nisbatimi — tushuntirilmagan.

Eritma xona haroratida 30 daqiqa aralashtirilgan. Keyin issiq plastina ustida uch soat davomida 100 qiymatida ushlab turilgani yozilgan. Usul qismida 100 va 180 qiymatlari yonida harorat birligi aniq ko‘rsatilmagan; kontekst ularning °C ekanini anglatadi, biroq manbada birlik yetishmaydi.

Gel 180 qiymatida quritilgan va o‘z-o‘zidan yonib, kulga o‘xshash mahsulot hosil qilgan. Mahsulot maydalangan, gidravlik press bilan pellet holiga keltirilgan va 730 °C da ikki soat sinterlangan.

Namunalarning diametri, qalinligi, presslash bosimi, qizdirish tezligi, sovitish dasturi, sinterlash atmosferasi va har bir tarkib uchun ishlab chiqarilgan mustaqil namunalar soni berilmagan.

Qaysi xarakterizatsiya usullari ishlatilgan?

Tadqiqotda quyidagi usullar ishlatilgani bildirilgan:

• Rentgen difraksiyasi bilan kristall tuzilish tahlili,
• Fourier o‘zgartirishli infraqizil spektroskopiya bilan metall-kislorod tebranishlarini o‘rganish,
• UV-ko‘rinadigan soha spektroskopiyasi bilan optik tasmalar oralig‘ini hisoblash,
• Skanerlovchi elektron mikroskop bilan sirt morfologiyasini o‘rganish,
• Energiya-dispersiv rentgen tahlili bilan elementlarni aniqlash,
• 20 Hz–3 MHz oralig‘ida AC elektr o‘lchovlari,
• 403–673 K oralig‘ida haroratga bog‘liq DC qarshilik o‘lchovlari,
• 0 → +10 → 0 → −10 → 0 V ko‘rinishida tok-kuchlanish skaneri.

Xarakterizatsiya qurilmalarining marka va modellari, XRD skanerlash oralig‘i va qadami, UV-Vis o‘lchov geometriyasi, elektr o‘lchov qurilmasi, qo‘llangan AC kuchlanish amplitudasi, elektrod turi va tok-kuchlanish o‘lchov tezligi tushuntirilmagan.

XRD natijalari nimani ko‘rsatadi?

Matnda XRD naqshlarida (220), (311), (400), (511) va (440) tekisliklariga tegishli difraksiya cho‘qqilari ko‘ringani va naqshlar JCPDS 01-076-1591 kartasi bilan mos kelgani qayd etilgan. Eng kuchli akslanish (311) tekisligiga tegishli ekani bildirilgan.

Ikkilamchi fazalarga mos qo‘shimcha cho‘qqilar ko‘rinmagani ilgari surilgan va bu holat kobalt ionlarining alohida faza hosil qilish o‘rniga litiy ferrit panjarasiga kirishi bilan bog‘langan. Biroq yuklangan versiyada XRD grafiklari mavjud bo‘lmagani uchun cho‘qqi joylari, cho‘qqi kengliklari, fon, signal-shovqin nisbati va ehtimoliy kuchsiz aralashma cho‘qqilarini tekshirib bo‘lmaydi.

O‘rtacha kristallit o‘lchami taxminan 37,846 nm dan 39,165 nm gacha oshgani aytilgan. Kristallit o‘lchami Scherrer tenglamasi bilan hisoblangani yozilgan bo‘lsa-da, Scherrer tenglamasi manbada ko‘rsatilmagan. Asbob kengligi tuzatishi, ishlatilgan cho‘qqilar va har bir namunaning alohida kristallit o‘lchami berilmagan.

Panjara parametri va elementar yacheyka hajmi

Kubik tuzilma uchun panjara parametri quyidagi tenglama bilan hisoblangan:

\[ a=d\sqrt{h^2+k^2+l^2} \]

Bu yerda a panjara doimiysi, d kristall tekisliklari orasidagi masofa, h, k va l esa Miller indekslaridir.

Kobalt miqdori ortishi bilan panjara parametri 8,340 Å dan 8,301 Å gacha kamaygani bildirilgan. Elementar yacheyka hajmi uchun asosiy matnda 580,51 ų dan 571,99 ų gacha pasayish berilgan, xulosa qismida esa boshlang‘ich qiymat 580,10 ų deb yozilgan. Boshlang‘ich hajmga oid 580,51 va 580,10 ų qiymatlari o‘rtasidagi farq manbada tushuntirilmagan.

Tadqiqotchilar panjara qisqarishini kobaltning tuzilishga kirishi va kation taqsimotining o‘zgarishi bilan bog‘lagan. Biroq har bir tarkibning panjara parametri, xato qiymati, Rietveld takomillashtirish yoki strukturaviy moslik ko‘rsatkichlari taqdim etilmagan.

FTIR o‘lchovlari

FTIR tekshiruvida 400–700 cm⁻¹ mintaqasidagi bantlar shpinel ferritning metall-kislorod tebranishlariga bog‘langan.

Bant joylarining kobalt miqdoriga qarab o‘zgarishi kobaltning kristall tuzilishga qo‘shilishi va A hamda B joylaridagi kation tartibining o‘zgarishi sifatida talqin qilingan. Biroq spektrlar yuklangan versiyada mavjud bo‘lmagani uchun har bir tarkibdagi bantlarning haqiqiy joylari va siljish miqdorini tasdiqlab bo‘lmaydi.

Asosiy matnda asosan Co²⁺ ionlari haqida so‘z yuritilgan bo‘lsa, xulosa qismida FTIR natijalari Co³⁺ ionlarining tuzilishga kirganini tasdiqlagani yozilgan. Kobaltning oksidlanish holatini bevosita o‘lchaydigan XPS yoki shunga o‘xshash tahlil bajarilmagani sababli Co²⁺/Co³⁺ farqini ushbu tadqiqot asosida qat’iy aniqlab bo‘lmaydi.

Optik tasmalar oralig‘i qanday hisoblangan?

Optik tasmalar oralig‘i to‘g‘ridan-to‘g‘ri ruxsat etilgan o‘tish farazi ostida Tauc usuli bilan hisoblangani aytilgan:

\[ (\alpha h\nu)^n=A(h\nu-E_g) \]

Bu yerda α yutilish koeffitsiyenti, hν foton energiyasi, A doimiy va E_g optik tasmalar oralig‘ini ifodalaydi. Manbada n darajasi to‘g‘ridan-to‘g‘ri ruxsat etilgan o‘tish uchun qaysi qiymatda ishlatilgani tushuntirilmagan.

Tasmalar oralig‘i bo‘yicha tadqiqot ichida uch xil qiymat qatori mavjud:

Bu uch oralig‘ bir-biriga mos kelmaydi. Har bir namunaga tegishli alohida E_g qiymati va Tauc chiziqli moslash oralig‘i berilmagani sababli kobalt qo‘shilishi bilan tasmalar oralig‘i qaysi yo‘nalishda va qanchalik o‘zgarganini ishonchli tarzda qayta tiklab bo‘lmaydi.

SEM va EDX natijalari

SEM tasvirlarida sferik va notekis shaklli nanotuzilmali zarrachalar, g‘ovak klasterlar va yaqqol aglomeratsiya kuzatilgani yozilgan. Aglomeratsiya ferrit nanozarrachalarining yuqori sirt energiyasi va magnit dipol o‘zaro ta’sirlari bilan bog‘langan.

G‘ovak va o‘zaro bog‘langan klasterlar samarali sirt maydonini oshirishi va zaryad tashuvchilar uchun yo‘llar yaratishi mumkinligi ilgari surilgan. Biroq tasvirlar mavjud bo‘lmagani sababli zarracha o‘lchami taqsimoti, g‘ovaklik darajasi, don o‘lchami va kobalt miqdori bilan morfologik o‘zgarishni tasdiqlab bo‘lmaydi.

EDX tahlilida Fe, Co va O elementlari kuzatilgani va boshqa aniq element cho‘qqisi bo‘lmagani bildirilgan. Litiy miqdori hisobot qilinmagan. Shu sababli EDX natijalari kobalt mavjudligini qo‘llab-quvvatlasa-da, Li_0.5-xCo_xFe_2.5O_4+δ nominal stoxiometriyasini to‘liq tasdiqlamaydi.

Har bir tarkibga tegishli miqdoriy element nisbatlari va EDX noaniqliklari ham berilmagan.

AC o‘tkazuvchanlik chastota bilan qanday o‘zgargan?

AC o‘tkazuvchanlik uchun manbada quyidagi tenglama berilgan:

\[ \sigma_{\mathrm{ac}}=2\pi f\varepsilon_0\varepsilon' \]

Bu yerda f chastota, ε₀ vakuumning elektr o‘tkazuvchanligi va ε′ dielektrik doimiy deb ta’riflangan. Tenglamada dielektrik yo‘qotish komponenti qanday hisobga olingani tushuntirilmagani sababli o‘tkazuvchanlik hisobini faqat berilgan ifoda bilan qayta ishlab chiqish qiyin.

20 Hz dan taxminan 10⁴ Hz gacha o‘tkazuvchanlik past va chastotaga nisbatan ancha mustaqil bo‘lib qolishi aytilgan. Bu soha zaryad tashuvchilarning nisbatan yuqori qarshilikka ega don chegaralarida ushlanib qolishi bilan tushuntirilgan.

Ayniqsa 10⁵ Hz dan yuqorida barcha namunalarda o‘tkazuvchanlik oshgani bildirilgan. Tadqiqotchilar bu o‘sishni tez o‘zgaruvchi elektr maydon ostida lokalizatsiyalangan tashuvchilarning Fe²⁺ va Fe³⁺ joylari orasida osonroq sakrashi bilan bog‘lagan.

x = 0,06 namunasi qo‘llangan eng yuqori chastotada taxminan 5×10⁻⁴ S·m⁻¹ bilan eng yuqori AC o‘tkazuvchanlikka ega tarkib sifatida ko‘rsatilgan. Biroq har bir tarkibga tegishli aniq qiymatlar va o‘lchov noaniqliklari berilmagan.

Jonscher quvvat qonuni

Chastotaga bog‘liq o‘tkazuvchanlik Jonscher quvvat qonuni bilan tushuntirilgan:

\[ \sigma_{\mathrm{ac}}=\sigma_{\mathrm{DC}}+A\omega^n \]

Bu yerda σ_DC chastotadan mustaqil DC o‘tkazuvchanlik, A old ko‘paytuvchi, ω burchak chastotasi va n chastota darajasidir. Chastotadan mustaqil had uzoq masofali tashish, Aωⁿ hadi esa qisqa masofali sakrash jarayonlari bilan bog‘langan.

Tadqiqotda har bir tarkib uchun A va n qiymatlari, moslash koeffitsiyenti yoki moslash amalga oshirilgan chastota oralig‘i taqdim etilmagan. Shu sababli Jonscher modelining namunalarga miqdoriy jihatdan qanchalik mos kelishini baholab bo‘lmaydi.

Dielektrik doimiy

Dielektrik doimiy quyidagi tenglama bilan berilgan:

\[ \varepsilon'=\frac{CL}{A\varepsilon_0} \]

C sig‘im, A pellet sirt maydoni va ε₀ vakuumning elektr o‘tkazuvchanligidir. Tenglamada L belgisi ishlatilgan, izohda esa pellet qalinligi d belgisi bilan ta’riflangan. L va d orasidagi bu belgilash nomuvofiqligi manbada tushuntirilmagan.

Past chastotalarda yuqori dielektrik doimiy kuzatilishi Maxwell-Wagner interfeys qutblanishi va Koops modeli bilan izohlangan. Bu yondashuvga ko‘ra, ko‘proq o‘tkazuvchi donalar yuqori qarshilikka ega don chegaralari bilan o‘ralgan bo‘lib, past chastotada don chegaralarida zaryad to‘planishi mumkin.

Chastota oshgan sari dipollar va lokalizatsiyalangan tashuvchilar o‘zgaruvchi maydonni kuzata olmagani uchun ε′ qiymati tez kamayishi, yuqori chastotada esa taxminan doimiy holga kelishi aytilgan.

Eng yuqori dielektrik doimiy x = 0,09, eng past dielektrik doimiy esa x = 0,06 tarkibida ko‘ringani bildirilgan. Tadqiqot x = 0,06 namunadagi past qiymatni pastroq yo‘qotish va yuqori chastota barqarorligi bilan bog‘laydi; biroq bu talqinni qo‘llab-quvvatlaydigan sonli ε′ jadvali berilmagan.

Dielektrik yo‘qotish va yo‘qotish tangensi

Dielektrik yo‘qotish va tanδ qiymati past chastotada yuqori, chastota ortishi bilan esa pastroq bo‘lgani aytilgan. Past chastotada zaryad tashuvchilarning elektr maydonni kuzata olishi kuchliroq interfeys qutblanishi va energiya yo‘qotishi bilan bog‘langan.

Chastota oshganda Fe²⁺–Fe³⁺ sakrashlari tez o‘zgaruvchi maydonni kuzata olmagani sababli energiya yo‘qotishi kamayishi ilgari surilgan. x = 0,09 namunasi boshqa tarkiblarga qaraganda yuqoriroq yo‘qotish qiymatlarini ko‘rsatgani aytilgan.

Dielektrik relaksatsiya uchun o‘zgartirilgan Debye-dan tashqari model quyidagicha berilgan:

\[ \varepsilon'=\varepsilon'_{\infty}+\frac{\varepsilon'_0-\varepsilon'_{\infty}}{1+(\omega\tau)^{2(1-\alpha)}} \]

Bu yerda ε′₀ va ε′_∞ past va yuqori chastota chegaralaridagi dielektrik doimiylarni, ω burchak chastotasini, τ o‘rtacha relaksatsiya vaqtini va α relaksatsiya vaqtlarining taqsimotini ifodalaydi.

Manba model bilan tajriba ma’lumotlari o‘rtasida kuchli moslik borligini bildiradi; biroq α va τ qiymatlari, moslash xatolari yoki aniqlash koeffitsiyentlarini bermaydi.

Haqiqiy va mavhum impedans

Haqiqiy impedans Z′ va mavhum impedans Z′′ komponentlari 20 Hz–3 MHz oralig‘ida chastota oshgani sari kamaygani bildirilgan.

Past chastotadagi yuqori impedans yuqori qarshilikli don chegaralari, fazoviy zaryad to‘planishi va interfeys qutblanishi bilan bog‘langan. Yuqori chastotada tashuvchilar don chegarasi to‘siqlaridan osonroq o‘ta olishi, donlarning o‘tkazuvchanlikka hissasi ortishi va turli tarkiblarga tegishli egri chiziqlar bir-biriga yaqinlashishi ilgari surilgan.

x = 0,06 namunasi past chastotada nisbatan yuqoriroq impedansga ega ekani aytilgan. Bu natija ayni namunaning yuqori chastotada eng yuqori AC o‘tkazuvchanlikni ko‘rsatishi bilan birga baholanganda, don chegarasi va don ichki o‘tkazuvchanligi chastotaga qarab turlicha xatti-harakat qilishi mumkinligini ko‘rsatadi. Biroq manba bu ikki natijani miqdoriy ekvivalent zanjir modeli bilan muvofiqlashtirmagan.

Nyquist baholashi

Z′′ qiymati Z′ qiymatiga qarshi chizilgan Nyquist grafiklarida bosilgan yarim doiralar kuzatilgani bildirilgan. Bosilgan yoylar bitta ideal relaksatsiya vaqti o‘rniga taqsimlangan relaksatsiya jarayonlari va bir nechta tashish komponentlari mavjudligi sifatida talqin qilingan.

x = 0,06 tarkibi eng katta yarim doira diametriga ega ekani va bu yuqoriroq umumiy qarshilik yoki kuchliroq don chegarasi hissasini ko‘rsatishi aytilgan. x = 0,00, 0,03 va 0,09 tarkiblarida kichikroq yoylar kuzatilgani bildirilgan.

Tadqiqotda donlar, don chegaralari va elektrod interfeysiga mos alohida qarshilik va sig‘im qiymatlari hisoblanmagan; ekvivalent zanjir moslashuvi bajarilmagan. Shu sababli yarim doiralar qaysi fizik komponentga qay darajada mos kelishi faqat sifat jihatdan talqin qilingan.

DC qarshilik va yarimo‘tkazgich xatti-harakati

DC solishtirma qarshilik 403–673 K harorat oralig‘ida o‘rganilgan. Barcha namunalarda harorat oshgani sari solishtirma qarshilik kamaygani bildirilgan va bu xatti-harakat yarimo‘tkazgich xususiyati sifatida baholangan.

Past haroratda tashuvchilar harakati energiya yetishmasligi sababli cheklangan; harorat oshganda esa Fe²⁺ va Fe³⁺ joylari orasidagi termal faollashtirilgan elektron sakrashi osonlashgani tushuntirilgan.

Qo‘shimchasiz x = 0,00 namunasi umuman yuqoriroq solishtirma qarshilik ko‘rsatgani, kobalt qo‘shimchasi o‘tkazuvchanlikni oshirgani aytilgan. Matnda x = 0,03 va x = 0,09 tarkiblari yaxshilangan o‘tkazuvchanlik bilan bog‘langan bo‘lsa, AC bo‘limida x = 0,06 eng o‘tkazuvchi namuna sifatida taqdim etilgan. Turli o‘lchov sharoitlariga tegishli bu tartiblar tadqiqot ichida batafsil taqqoslanmagan.

Aktivatsiya energiyasi

Solishtirma qarshilikning haroratga bog‘liqligi Arrhenius tenglamasi bilan baholangan:

\[ \rho=\rho_0\exp\left(\frac{\Delta E}{k_{\mathrm{B}}T}\right) \]

Bu yerda ρ solishtirma qarshilik, ρ₀ old eksponensial doimiy, ΔE yoki E_a aktivatsiya energiyasi, k_B Boltzmann doimiysi va T mutlaq haroratdir.

Xulosa bo‘limida aktivatsiya energiyasi kobalt qo‘shilishi bilan 1,08 ± 0,01 eV dan 0,51 ± 0,01 eV gacha kamaygani bildirilgan. Bu pasayish zaryad tashuvchilar harakatining osonlashishi bilan bog‘langan.

Biroq to‘rtta tarkibning alohida aktivatsiya energiyalari, chiziqli moslash qiyaliklari, xato hisobi va 1,08 hamda 0,51 eV qiymatlari qaysi ikki tarkibga tegishli ekani aniq berilmagan.

Tok-kuchlanish skaneri va bipolar qarshilikni almashtirish

Tok-kuchlanish o‘lchovlari quyidagi kuchlanish ketma-ketligida amalga oshirilgan:

\[ 0\ \mathrm{V}\rightarrow +10\ \mathrm{V}\rightarrow 0\ \mathrm{V}\rightarrow -10\ \mathrm{V}\rightarrow 0\ \mathrm{V} \]

Barcha tarkiblarda oldinga va orqaga skanerlar bir xil yo‘lni kuzatmagani sababli gisterezis hosil bo‘lgani va bu xatti-harakat bipolar qarshilikni almashtirishga mos kelishi aytilgan.

Past kuchlanishda log(I)-log(V) qiyaliklari taxminan 1 ekani va Ohmik o‘tkazuvchanlikni ko‘rsatgani bildirilgan. Kuchlanish oshganda qiyaliklar taxminan 1,4–2,0 oralig‘iga o‘tishi nuqson joylarida ushlangan kiritilgan tashuvchilarga bog‘liq fazoviy zaryad bilan cheklangan o‘tkazuvchanlik bilan bog‘langan.

Yuqoriroq kuchlanishlarda x = 0,00, x = 0,06 va x = 0,09 namunalarda Schottky emissiyasi ustun ekani; x = 0,03 namunasi esa barqaror o‘tkazuvchi filament hosil bo‘lishi sababli yana Ohmik o‘tkazuvchanlikka o‘tgani ilgari surilgan.

Bu talqinlar tok-kuchlanish qiyaliklariga asoslangan. Kislorod bo‘shliqlarining harakati yoki o‘tkazuvchi filamentlarning hosil bo‘lishi va uzilishi mikroskopik yoki spektroskopik jihatdan bevosita ko‘rsatilmagan.

Qaysi tarkib qaysi xususiyat bilan ajralib turadi?

Bu natijalar bitta kobalt ulushi barcha mezonlarda eng yaxshi emasligini ko‘rsatadi. x = 0,06 yuqori chastotali elektr tashish nuqtai nazaridan, x = 0,03 esa bildirilgan gisterezis ko‘rinishi nuqtai nazaridan ajratib ko‘rsatilgan.

ReRAM nomzodi deb qay darajada aytish mumkin?

Tadqiqot barcha tarkiblarda kuchlanish yo‘nalishiga bog‘liq gisterezis bildirilgani sababli materiallar qarshilikni almashtirish tadqiqotlari uchun nomzod bo‘lishi mumkinligini qo‘llab-quvvatlaydi. Biroq haqiqiy ReRAM baholashida zarur ko‘plab asosiy mezonlar hisobot qilinmagan:

• SET va RESET kuchlanishlarining taqsimoti,
• Yuqori va past qarshilik holatlari nisbati,
• O‘qish kuchlanishi,
• Tokni cheklash,
• Almashtirish tezligi,
• Sikl chidamliligi,
• Ma’lumotni saqlash muddati,
• Ko‘p darajali saqlash qobiliyati,
• Hujayradan hujayraga va sikldan siklga o‘zgaruvchanlik,
• Elektrod va qurilma arxitekturasi,
• Faol qatlam qalinligi,
• Quvvat va energiya sarfi.

Shu sababli “ReRAM uchun kuchli nomzod” iborasi dastlabki elektr gisterezis topilmasiga asoslangan tadqiqot taklifi sifatida o‘qilishi kerak; qurilma darajasida isbotlangan xotira samaradorligi sifatida talqin qilinmasligi lozim.

Tadqiqotning kuchli tomonlari

• To‘rt xil kobalt qo‘shimcha ulushi bir xil nominal litiy ferrit tizimi ichida taqqoslangan.
• Sol-gel o‘z-o‘zidan yonish usuli bilan haqiqiy ferrit pelletlar ishlab chiqarilgan.
• Kristall tuzilish, tebranish bog‘lari, optik xususiyatlar, sirt morfologiyasi va elektr xatti-harakat birgalikda ko‘rib chiqilgan.
• AC o‘lchovlari 20 Hz–3 MHz kabi keng chastota oralig‘ida bajarilgan.
• DC solishtirma qarshilik 403–673 K harorat oralig‘ida o‘rganilgan.
• Ham chastotaga, ham haroratga bog‘liq tashish mexanizmlari muhokama qilingan.
• Barcha tarkiblarga bipolar kuchlanish skaneri qo‘llangan.
• Ohmik, fazoviy zaryad bilan cheklangan va interfeys boshqaradigan o‘tkazuvchanlik mintaqalarini ajratishga harakat qilingan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari

• Tadqiqot peer-reviewdan o‘tmagan preprintdir.
• Yuklangan versiyada havola qilingan grafiklar, spektrlar va mikroskop tasvirlarining hech biri mavjud emas.
• Shakl raqamlash 3-shakldan boshlanadi; 1-shakl va 2-shakl yo‘q.
• Mustaqil namunalar soni va tajriba takrorlari tushuntirilmagan.
• O‘rtacha, standart og‘ish va statistik ahamiyat tahlili yo‘q.
• Nominal kobalt va litiy ulushlari miqdoriy kimyoviy tahlil bilan tasdiqlanmagan.
• Kislorod stoxiometriyasidagi δ qiymati aniqlanmagan.
• Kristallit o‘lchamlari va panjara parametrlari har bir tarkib uchun alohida jadvalda berilmagan.
• Rietveld tahlili va kristall tuzilish moslik mezonlari mavjud emas.
• Optik tasmalar oralig‘i uchun uch xil va o‘zaro mos kelmaydigan qiymat oralig‘i berilgan.
• Tauc tenglamasidagi n qiymati tushuntirilmagan.
• AC o‘tkazuvchanlik tenglamasida ishlatilgan dielektrik komponent va o‘lchov usuli yetarlicha tushuntirilmagan.
• Dielektrik tenglamada L va d belgilaridan nomuvofiq foydalanilgan.
• Debye-dan tashqari moslash parametrlari va moslash sifati berilmagan.
• Nyquist natijalariga ekvivalent zanjir moslashuvi qo‘llanmagan.
• Elektrod materiali va o‘lchov geometriyasi tushuntirilmagan.
• Qarshilikni almashtirish sikllari faqat bayon qilingan; vizual I-V egri chiziqlari yuklangan versiyada yo‘q.
• SET/RESET kuchlanishi, HRS/LRS nisbati, chidamlilik va ma’lumotni saqlash tajribalari bajarilmagan yoki hisobot qilinmagan.
• O‘tkazuvchi filament va kislorod bo‘shligi mexanizmi bevosita kuzatilmagan.

Manba ichidagi muhim nomuvofiqliklar

• Optik tasmalar oralig‘i annotatsiyada 2,2–2,3 eV, natijalar matnida 2,2–3,2 eV va xulosa bo‘limida 2,8–3,1 eV sifatida berilgan.
• Elementar yacheykaning boshlang‘ich hajmi bir bo‘limda 580,51 ų, xulosa bo‘limida 580,10 ų deb yozilgan.
• Asosiy matnda kobalt asosan Co²⁺ sifatida ko‘rib chiqilgan bo‘lsa, xulosa bo‘limida Co³⁺ ionlari tuzilishga kirgani aytilgan.
• x = 0,06 eng yuqori AC o‘tkazuvchanlik ko‘rsatgan tarkib sifatida taqdim etilgan bo‘lsa, Nyquist tahlilida eng katta qarshilik yoyiga ega namuna deb ta’riflangan.
• DC bo‘limida x = 0,03 va x = 0,09 o‘tkazuvchanlik jihatidan ajratib ko‘rsatilgan bo‘lsa, AC bo‘limida x = 0,06 ajratib ko‘rsatilgan.
• Annotatsiya x = 0,06 tarkibini yaxshilangan elektr tashish nuqtai nazaridan ajratib ko‘rsatgan bo‘lsa, xulosa bo‘limi ReRAM samaradorligi nuqtai nazaridan x = 0,03 tarkibini tanlagan.
• Dielektrik doimiy tenglamasida L ishlatilgan, o‘zgaruvchi izohida qalinlik d bilan ko‘rsatilgan.
• Aktivatsiya energiyasi tenglamasida ΔE, izohda esa E_a belgisi ishlatilgan.
• Usulda 100 va 180 harorat qiymatlari yonida birlik ko‘rsatilmagan.
• Matnda ko‘plab shakllarga havola qilingan bo‘lsa-da, shakllar yuklangan versiyada mavjud emas.

Tadqiqot qaysi natijalarni qo‘llab-quvvatlaydi?

• Sol-gel o‘z-o‘zidan yonish usuli bilan kobalt qo‘shilgan litiy ferrit pelletlari ishlab chiqarilgan.
• Matnda bildirilgan XRD natijalari barcha tarkiblarda kubik shpinel tuzilishga mos keladi.
• Kobalt qo‘shilishi bilan panjara parametri va elementar yacheyka hajmi kamaygani bildirilgan.
• Metall-kislorod FTIR bantlari shpinel ferrit hosil bo‘lishiga mos deb talqin qilingan.
• AC o‘tkazuvchanlik chastota bilan ortgan, dielektrik va impedans mezonlari umuman chastota bilan kamaygan.
• DC solishtirma qarshilik harorat bilan kamayib, yarimo‘tkazgich xatti-harakat ko‘rsatgan.
• Barcha tarkiblarda ±10 V skanerida bipolar gisterezis mavjudligi bildirilgan.
• Kobalt qo‘shimcha ulushi elektr tashish va gisterezis xatti-harakatini o‘zgartirgan.

Tadqiqot qaysi natijalarni isbotlamaydi?

• Materiallar ishlaydigan va ishonchli ReRAM hujayrasiga aylantirilganini isbotlamaydi.
• Ma’lumot elektr uzilgandan keyin ma’lum muddat saqlanishini ko‘rsatmaydi.
• Minglab yoki millionlab almashtirish sikllariga bardosh bera olishini ko‘rsatmaydi.
• x = 0,03 tarkibi barcha elektr mezonlarida eng yaxshi tarkib ekanini isbotlamaydi.
• Kobalt faqat Co²⁺ yoki faqat Co³⁺ shaklida mavjudligini ko‘rsatmaydi.
• Kislorod bo‘shliqlari va o‘tkazuvchi filamentlar bevosita kuzatilganini ko‘rsatmaydi.
• Namunalar yuqori chastotali tijoriy elektron komponentlarda ishlashini isbotlamaydi.
• Ishlab chiqarish xarajati, miqyoslanish va qurilma integratsiyasini baholamaydi.

Tadqiqot usuli va natijalari

Texnik usulning qisqacha mazmuni

Asosiy bildirilgan natijalar

Formulalar va o‘zgaruvchilar

Statistik va tajribaviy tasdiq chegarasi

Tadqiqotda mustaqil sintezlar soni, har bir o‘lchovning takrorlar soni, standart og‘ish, ishonch oralig‘i, xato chizig‘i yoki gipoteza testi berilmagan. Aktivatsiya energiyasi noaniqligi ±0,01 eV shaklida taqdim etilgan bo‘lsa-da, bu noaniqlik chiziqli moslash xatosimi, asbob noaniqligimi yoki namunalararo taqsimotmi — tushuntirilmagan.

Shu sababli kobalt ulushlari o‘rtasidagi farqlar tajribada bildirilgan tendensiyalar sifatida baholanishi kerak. x = 0,03 yoki x = 0,06 tarkiblari boshqa namunalardan statistik jihatdan ustun degan xulosaga kelib bo‘lmaydi.

Manba va usul bo‘yicha izoh

Tadqiqotning to‘liq asl nomi: Enhancing the Electrical Properties of Lithium Ferrites through Cobalt Doping for Next-Generation Resistive Memory Devices

Mualliflar va ularning tartibi: Kashaf Naheed, Waqar Mahmood, M. Anis-ur-Rehman

Uchinchi muallifning nomlanishi: Muallifning ismi yuklangan versiyada faqat “M.” sifatida berilgan; tasdiqlanmagan kengaytma qo‘shilmagan.

Teng birinchi muallif yoki teng hissa: Teng birinchi mualliflik yoki teng hissa haqida ma’lumot yo‘q.

Mas’ul muallif: Waqar Mahmood

Muassasa bog‘liqliklari:

• Department of Physics, Rawalpindi Women University, Rawalpindi 46000, Pakistan
• Applied Thermal Physics Laboratory, Department of Physics, COMSATS University Islamabad, Islamabad 45550, Pakistan

Muallif-muassasa mosligi:

• Kashaf Naheed: Rawalpindi Women University va COMSATS University Islamabad
• Waqar Mahmood: Rawalpindi Women University
• M. Anis-ur-Rehman: COMSATS University Islamabad

Mas’ul muallif elektron pochtalari: waqar.mahmood@physics.ox.ac.uk va waqarmahmood@rwu.edu.pk

ORCID: Yuklangan versiyada ORCID ma’lumoti yo‘q.

DOI:10.2139/ssrn.7195524

Jurnal: Peer-reviewli jurnalda chop etilmagan.

Asl jurnal nashriyoti: Mavjud emas.

Nashr platformasi: SSRN

Nashr sanasi: 28 iyul 2026

Manba turi: Tajribaviy nanomaterial sintezi va elektr xarakterizatsiyasini o‘z ichiga olgan preprint tadqiqot ishi

Peer-review holati: Tadqiqot peer-reviewdan o‘tmagan. Yuklangan versiyaning har bir sahifasida preprint peer-review qilinmagani ko‘rsatilgan.

Rasmiy havola:SSRN rasmiy preprint sahifasi

Moliyalashtirish: COMSATS University Islamabad va Pakistan Higher Education Commission tomonidan “Facile Synthesis and Analysis of Cost-effective Material for Advanced ReRAM Device” nomli NRPU Project #20-15823/NRPU doirasida qo‘llab-quvvatlangani bildirilgan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar ma’lum moliyaviy manfaatlar to‘qnashuvi yoki tadqiqotga ta’sir qilishi mumkin bo‘lgan shaxsiy munosabat yo‘qligini bildirgan.

Muallif hissalari:

• Kashaf Naheed: Material sintezi, tajribaviy tadqiqot, ma’lumotlarni tartibga solish, formal tahlil va dastlabki qoralamani yozish
• Waqar Mahmood: Maslahat, tasdiqlash, konseptualizatsiya va matnning yakuniy tasdig‘i
• M. Anis-ur-Rehman: Loyiha boshqaruvi, moliyalashtirish va resurslar, ko‘rib chiqish va tahrirlash

Ushbu turkcha izoh yuklangan tadqiqotning matni, formulalari, usul izohlari, bildirilgan sonli natijalari, xulosa bo‘limi, muallif hissalari va bibliografiyasi ko‘rib chiqilib tayyorlangan. Tadqiqotda havola qilingan 3–20-shakllar orasidagi XRD, FTIR, UV-Vis, SEM-EDX, chastota grafiklari, Nyquist egri chiziqlari, Arrhenius grafiklari va I-V gisterezislari yuklangan versiyada mavjud bo‘lmagani sababli vizual baholanmagan.

Tashqi manbalar faqat preprintning bibliografik identifikatori, DOI, SSRN ro‘yxatga olingan sanasi va nashr platformasini tasdiqlash uchun ishlatilgan. Tadqiqotning ilmiy natijalariga tashqi manbalardan yangi tajriba natijasi qo‘shilmagan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari peer-review qilinmaganligi, shakl va grafiklar yuklangan versiyada yo‘qligi, usul tafsilotlari yetishmasligi, optik tasmalar oralig‘i va ayrim strukturaviy qiymatlardagi manba ichki nomuvofiqliklar, statistik takrorlar bildirilmaganligi va ReRAM samaradorligi chidamlilik hamda ma’lumotni saqlash tajribalari bilan tasdiqlanmaganligidir. Natijalar kobalt qo‘shilgan litiy ferritlarda dastlabki qarshilikni almashtirish tadqiqoti sifatida baholanishi kerak; tasdiqlangan xotira qurilmasi natijasi sifatida taqdim etilmasligi lozim.