ZnX(X=O,S)薄膜電致電阻效應研究.pdf

1、依據(jù)摩爾定律，2016年，半導體行業(yè)將迎來22nm工藝節(jié)點，器件小型化、高密度已成必然趨勢。目前，非易失性存儲器方面，閃存占據(jù)了90％以上的市場份額，但由于尺寸很難進一步縮小，使其難以滿足大容量移動存儲市場的需求。在此背景下，新型非易失性存儲器陸續(xù)出現(xiàn)并得到快速發(fā)展。其中，基于電致電阻效應的阻變存儲器（RRAM），以其結構簡單、速度快、密度高、功耗低以及與傳統(tǒng) CMOS工藝兼容等優(yōu)勢，受到各科研院所和半導體公司（如惠普、三星、夏普）的青

2、睞，已在材料探索、機理探究等方面取得長足進展，但要使其成為通用存儲器，還有諸多問題亟待解決。本文著眼于阻變存儲器的阻變機理和器件研究兩個關鍵問題，圍繞 Cu/ZnO/Pt、Cu/ZnS/Pt及 Pt/ZnO(Ar plasma treated)/Pt結構阻變器件的電阻轉變特性開展深入研究，主要內容包括以下三個方面：
　　1，Cu/ZnO/Pt結構 RRAM的阻變機理研究
　　Cu/ZnO/Pt結構 RRAM具有單極性 I-V

3、特性，證實場致陽離子遷移不是該器件 RESET的根本原因。對器件的逐步升溫實驗發(fā)現(xiàn)，RESET是焦耳熱輔助金屬粒子氧化擴散的結果。由 PPMS測得的R-T曲線發(fā)現(xiàn)，器件低阻態(tài)呈金屬導電特性，高阻態(tài)呈半導體導電特性。
　　2，Cu/ZnS/Pt結構 RRAM的阻變機理研究
　　根據(jù) I-V曲線特征，提出 Cu/ZnS/Pt結構 RRAM的阻變模型：Cu導電絲從陽極（Cu）向陰極（Pt）方向生長，形態(tài)近似圓錐形，通斷發(fā)生在陰極界

4、面處。PPMS測得的R-T曲線表明：器件低阻態(tài)呈金屬導電特性。使用透射電鏡在截面樣品中可清晰觀察到由陽極（Cu）向陰極擴散的圓錐形導電通道，XPS元素分析證實該導電通道的主要成分是Cu。這為上述阻變模型提供了實驗證據(jù)。
　　3，Pt/ZnO(Ar plasma treated)/Pt結構無Forming阻變器件的制備
　　使用Ar等離子體處理 ZnO薄膜表面，獲得了 Pt/ZnO/Pt結構的單極性無Forming阻變器件。無