離子摻雜對(duì)氧化鈦基阻變存儲(chǔ)器的性能影響及導(dǎo)電機(jī)制研究.pdf

1、對(duì)阻變存儲(chǔ)器的研究已經(jīng)經(jīng)過了幾十年，但對(duì)阻變機(jī)理的研究尚不清晰，因此，對(duì)器件阻變機(jī)理的研究仍然是當(dāng)今研究的重點(diǎn)。目前一般將阻變存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)機(jī)制分為離子型阻變和電子型阻變兩類，其中，離子型阻變具有循環(huán)次數(shù)長、保持能力高等優(yōu)點(diǎn)，但常伴隨著高功耗和可靠性差的問題；而電子型阻變器件具有良好的一致性，功耗可隨面積成比例降低，便于集成等優(yōu)點(diǎn)，但循環(huán)能力和保持能力較差。本論文以Al/TiOx/Al結(jié)構(gòu)電子型阻變器件為基礎(chǔ)，對(duì)阻變層中摻雜Al、Si和V

2、離子，研究摻雜對(duì)ATA結(jié)構(gòu)器件的性能影響，旨在通過摻雜的方式使器件在具備電子型阻變器件優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，提高器件的循環(huán)能力和保持能力。
　　本論文實(shí)驗(yàn)樣品的上下電極使用電子束蒸發(fā)設(shè)備制備，離子摻雜的氧化鈦?zhàn)枳儗邮褂枚喙δ転R射設(shè)備制備，最終使用半導(dǎo)體參數(shù)分析儀測試制備樣品的電學(xué)性能，進(jìn)而對(duì)樣品的阻變性能和傳輸機(jī)理進(jìn)行分析和研究。
　　在本論文中設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了改變阻變層厚度；摻雜不同離子（Al、Si和 V離子），改變摻雜物濃度的

3、對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證明了摻雜Al、Si離子可以有效地提升ATA結(jié)構(gòu)阻變器件的循環(huán)能力和保持能力，而且摻雜濃度是調(diào)節(jié)阻變性能的關(guān)鍵因素，并優(yōu)化出未摻雜器件和摻雜不同離子器件的最優(yōu)阻變性能條件。通過本論文的研究，有利于制備具有更高阻變性能的電子型阻變器件，對(duì)摻雜條件下電子型阻變存儲(chǔ)器的阻變性能和傳輸機(jī)制的研究提供經(jīng)驗(yàn)，并為優(yōu)化出低功耗、高一致性、高循環(huán)次數(shù)和保持能力的新型阻變存儲(chǔ)器提供指導(dǎo)。
　　本論文還對(duì)未摻雜的Al/TiOx/Al結(jié)構(gòu)器件

4、的阻變機(jī)理進(jìn)行研究，證明了該器件具有非對(duì)稱勢壘結(jié)構(gòu)，是符合SCLC傳輸機(jī)制的電子型阻變器件，而器件的循環(huán)能力較差的主要原因是陷阱深度的逐漸衰減和缺陷密度的降低。而通過對(duì)未摻雜器件和摻雜器件進(jìn)行溫度測試，計(jì)算各器件不同循環(huán)次數(shù)下的活化能值，證明了摻雜 Al、Si離子有效地加深了器件初始的陷阱深度，并提高了器件的阻變性能。本論文創(chuàng)新性地使用了摻雜的方法改善了電子型阻變器件的性能，并對(duì)摻雜導(dǎo)致器件性能改善的阻變機(jī)理進(jìn)行了研究，對(duì)研究電子型阻變