基于氧化鋅薄膜的阻變極性研究.pdf

1、依賴于高速度、大容量、低功耗非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的信息技術(shù)正快速的發(fā)展。Flash存儲(chǔ)是當(dāng)前的主流，具有很高的容量，但速度慢并且逐漸接近尺寸可伸縮性的物理極限。為了未來(lái)信息存儲(chǔ)的需要，新興的非揮發(fā)性存儲(chǔ)，如相變存儲(chǔ)器(PRAM)、鐵電存儲(chǔ)器(FRAM)、磁變存儲(chǔ)器(MRAM)及阻變存儲(chǔ)器(RRAM)最近幾年得到廣泛的研究。在這些候選者中，阻變存儲(chǔ)器具有出色的優(yōu)點(diǎn)，如高響應(yīng)速度、長(zhǎng)保持性、多值存儲(chǔ)和低功耗，以及更好的伸縮性和與傳統(tǒng)的CMOS工藝

2、相兼容；被認(rèn)為是下一代非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的最佳候選者。許多的過(guò)渡金屬氧化物，如ZnO、TiO2、ZrO2、MnO2、和NiO等具有可重復(fù)的阻變特性，其中，氧化鋅被廣泛的探索，是因?yàn)槠渚哂薪M份簡(jiǎn)單、清晰的轉(zhuǎn)變特性、低的轉(zhuǎn)變電壓、較高的開(kāi)關(guān)比值且通過(guò)不同的摻雜可調(diào)節(jié)其電學(xué)特性。本論文選擇氧化鋅阻變存儲(chǔ)器為研究對(duì)象，利用溶膠-凝膠(Sol-Gel)法來(lái)制備不同摻雜的ZnO薄膜器件，主要探索了不同的器件結(jié)構(gòu)和測(cè)試條件對(duì)其阻變極性的影響，具體工作內(nèi)容

3、概括如下：
　　1.采用不同的頂電極(Pt or Ag)，Metal/La-doped ZnO/Pt三明治結(jié)構(gòu)被構(gòu)造，單極性阻變行為和雙極性阻變行為分別在Pt/La-doped ZnO/Pt和Ag/La-doped ZnO/Pt結(jié)構(gòu)器件中獲得。比起不摻雜的氧化鋅器件(Pt/ZnO/Pt和Ag/ZnO/Pt)，鑭摻雜的器件具有良好的阻變均一性，如狹窄分布的阻變參數(shù)、更高的開(kāi)關(guān)比、更好的保持性和急劇的轉(zhuǎn)變特性。進(jìn)一步地我們制備了Pt/

4、La-doped ZnO/ZnO or SrTiO3/Pt結(jié)構(gòu)器件，其中ZnO和SrTiO3作為緩沖層，并且發(fā)現(xiàn)不同的阻變行為依賴于不同的緩沖層。穩(wěn)定的單極和雙極阻變行為可分別在具有ZnO和SrTiO3緩沖層的結(jié)構(gòu)器件中展現(xiàn)。相比Pt/ZnLaO/Pt結(jié)構(gòu)器件，通過(guò)嵌入緩沖層，器件展現(xiàn)出更加良好的阻變特性；
　　2.單極和雙極模式的共存現(xiàn)象也在釩摻雜的氧化鋅器件中觀察到，在第一次電壓掃描的過(guò)程兩種模式可分別在不同的限制電流下被激活

5、，0.1mA的限制電流下器件展現(xiàn)出可重復(fù)的雙極阻變行為，10mA的限制電流下呈現(xiàn)出單極阻變行為；兩種阻變模式之間的轉(zhuǎn)變是可逆的，值得注意的是在這樣的轉(zhuǎn)變中可實(shí)現(xiàn)三種邏輯狀態(tài)；
　　3.單極和雙極模式的共存也在Pt/Zn0.99Zr0.01O/Pt結(jié)構(gòu)器件中觀察到，激活(Forming)過(guò)程之后，器件具有單極阻變行為，在Reset過(guò)程中若同向掃描測(cè)試器件呈現(xiàn)出單極阻變行為，若反向測(cè)試時(shí)則為雙極阻變行為；對(duì)于雙極性阻變模式，通過(guò)施加不