基于氧化鈦阻變存儲器的阻變機理分析.pdf

1、隨著信息化時代的到來，大容量、低功耗和低成本的非揮發(fā)性存儲器在電子市場中占據(jù)著越來越重要的位置。然而，目前基于浮柵結(jié)構(gòu)的Flash非揮發(fā)性存儲器逐漸走向物理極限，亟需尋求一種新型的非揮發(fā)性存儲器。阻變存儲器因其具有結(jié)構(gòu)簡單、與CMOS工藝兼容以及高密度存儲等方面的優(yōu)勢，成為取代當(dāng)前Flash存儲器的有力競爭者。當(dāng)前，在阻變存儲器的研究中還存在許多問題需要解決，例如，阻變機理不明確，器件穩(wěn)定性差，耐久性差等。本論文重點分析基于氧化鈦阻變材

2、料的阻變存儲器的阻變機理，在此基礎(chǔ)上，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高阻變單元性能。
　　一、通過改變氧化鈦阻變層厚度，獲得了同時具有 Forming-free、低功耗和多值特性的阻變單元，基本結(jié)構(gòu)為Al/TiOx/Cu。通過對阻變單元電學(xué)性能測試，表明多值存儲是由銅導(dǎo)電細(xì)絲和氧空位導(dǎo)電細(xì)絲的斷裂而形成；阻變單元Forming過程之后，深度剖析俄歇電子能譜儀對阻變層中銅元素的探測結(jié)果表明，F(xiàn)orming-free和低功耗特性與銅元素存在于氧化鈦

3、中的濃度有關(guān)。
　　二、為了探究銅導(dǎo)電細(xì)絲和氧空位導(dǎo)電細(xì)絲形成的先后順序，設(shè)計實驗，利用將Al電極替換成Pt電極的方法，獲得了Cu/TiOx/Pt阻變單元結(jié)構(gòu)，并對置位過程中出現(xiàn)的兩個阻態(tài)進(jìn)行阻變機理分析，證實了銅導(dǎo)電細(xì)絲和氧空位導(dǎo)電細(xì)絲形成的先后順序。
　　三、為了改善Cu/TiOx/Pt阻變單元的循環(huán)特性與功耗特性，在上電極銅與阻變層氧化鈦之間插入氧化鉿薄膜，構(gòu)建了Cu/HfOx/TiOx/Pt阻變單元，分析認(rèn)為特性的改