非晶碳阻變存儲(chǔ)器的研究.pdf

1、隨著存儲(chǔ)器朝著高存儲(chǔ)密度、長(zhǎng)保持時(shí)間、微型化、低功耗和讀寫速度快等方向發(fā)展，與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝兼容的新型非易失性存儲(chǔ)器——基于電致電阻效應(yīng)的電阻型存儲(chǔ)器（RRAM）兼具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，正受到人們的廣泛關(guān)注。目前RRAM發(fā)展的關(guān)鍵是研發(fā)新的存儲(chǔ)材料和闡明RRAM阻變機(jī)理。非晶碳薄膜組分簡(jiǎn)單且穩(wěn)定性高，是RRAM的理想候選材料之一。
　　本文對(duì)比研究了Ar和N2作為起輝氣體制備的沉積態(tài)非晶碳薄膜和氮摻雜非晶碳薄膜的

2、電學(xué)性能。發(fā)現(xiàn)Ar起輝制備的非晶碳膜均無(wú)電致電阻效應(yīng)。N2起輝制備的氮摻雜非晶碳薄膜均表現(xiàn)出電致電阻效應(yīng)，性能最好的器件能穩(wěn)定循環(huán)102以上，開(kāi)關(guān)比略大于10，但器件產(chǎn)率只有50％左右。
　　通過(guò)對(duì)磁控濺射制備的氮摻雜碳膜在惰性氣氛中進(jìn)行熱處理，制備出非晶碳薄膜，其內(nèi)部含有大量幾十納米孔徑的通孔?；谶@些納米多孔結(jié)構(gòu)，首次制備出了包含金屬納米導(dǎo)電的無(wú)Forming過(guò)程（Forming-free）電阻轉(zhuǎn)變特性的兩端器件，該器件具有優(yōu)

3、異的抗疲勞性和數(shù)據(jù)保持性能，能穩(wěn)定循環(huán)103次以上，室溫?cái)?shù)據(jù)保持性接近84天，120℃、Ar環(huán)境下能穩(wěn)定保持7天。同時(shí)探究了Cu、Ag、Pt三種金屬頂電極對(duì)電阻轉(zhuǎn)變性能的影響，得出Cu頂電極的器件性能最好，Pt頂電極的所有器件均無(wú)電致電阻效應(yīng)。
　　運(yùn)用X光電子能譜儀(XPS)、原子力顯微鏡(AFM)、導(dǎo)電原子力顯微鏡(CAFM)、透射電鏡(TEM)和綜合物理測(cè)試系統(tǒng)(PPMS)等手段對(duì)非晶碳薄膜和器件進(jìn)行了表征，證實(shí)了退火態(tài)氮摻