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1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步,傳統(tǒng)的存儲(chǔ)技術(shù)將滿足不了人們對(duì)信息存儲(chǔ)的要求。研究綜合性能優(yōu)異的新型非揮發(fā)性儲(chǔ)器,是目前存儲(chǔ)器行業(yè)的重要任務(wù)。本文著重于新型揮發(fā)性存儲(chǔ)器的機(jī)理研究,主要工作分為兩部分:
(1)電阻式存儲(chǔ)器的制作及機(jī)理研究:首先制作并測(cè)試對(duì)比了Pt/Gd:SiO2/TiN和 ITO/Gd:SiO2/TiN兩種器件的特性差異,ITO/Gd:SiO2/TiN在耐操度和功耗上表現(xiàn)更佳;其次通過絕緣體漏電流傳導(dǎo)機(jī)制和超臨界流體處理
2、實(shí)驗(yàn),分析驗(yàn)證了ITO/Gd:SiO2/TiN的阻變機(jī)理為:在電阻切換過程中,金屬絲會(huì)鑿進(jìn)或退出ITO電極,而且由于氧離子濃度梯度的存在使其擁有更低的操作電壓和電流;然后,構(gòu)造和測(cè)試 Pt/Gd:SiO2/C:SiO2/TiN雙層結(jié)構(gòu)的電阻式存儲(chǔ)器,結(jié)果表明其擁有2.5 order大小的記憶窗口、7億次以上的高耐操度等優(yōu)異的阻變特性,而且氫電漿處理實(shí)驗(yàn)證明了其工作機(jī)理為:C:SiO2薄膜作為阻變切換層,電阻大小的改變是由于氧官能基團(tuán)依附
3、和脫離 Graphene Flakes中的碳環(huán)引起的;最后,制作了Pt/Gd:SiO2/C:SiO2/TiN/C:SiO2/Gd:SiO2/Pt多層結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)式阻變存儲(chǔ)器,解決了電阻式存儲(chǔ)器件集成在交叉開關(guān)陣列電路中存在潛行路徑的問題。
(2)電容式存儲(chǔ)器的制作及機(jī)理分析:首先利用溶膠-凝膠法制備了介質(zhì)層所需的Na-β"-Al2O3和Na-β"-Al2O3@ BaTiO3粉體。然后利用旋涂技術(shù)和燒結(jié)工藝完成了ITO/Na-β"
4、-Al2O3/ITO、ITO/Na-β"-Al2O3@BaTiO3/ITO和ITO/BaTiO3/ITO三種器件的制作。橫向測(cè)試對(duì)比表明:ITO/Na-β"-Al2O3/ITO具有非揮發(fā)性電容式存儲(chǔ)的能力,其工作機(jī)理為:施加電壓時(shí),介質(zhì)層中的快離子在電場(chǎng)的作用下向電極方向移動(dòng),最后停留在電極薄膜空位中,電壓撤去之后,該離子仍然保留在電極上,維持原有的電容離子電荷電位。最后對(duì)ITO/Na-β"-Al2O3/ITO進(jìn)行縱向測(cè)試分析表明:其最
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