鈦基阻變存儲(chǔ)器的阻變特性及其機(jī)理探究.pdf

1、現(xiàn)代信息技術(shù)遵循摩爾定律日新月異的高速發(fā)展中，對(duì)高密度、低功耗、高存取速度的追求使傳統(tǒng)的FLASH存儲(chǔ)器尺寸已逐漸接近其能縮小的物理極限，新一代非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中相變存儲(chǔ)器（PRAM）、阻變存儲(chǔ)器（RRAM）、鐵電存儲(chǔ)器（FRAM）以及磁變存儲(chǔ)器（MRAM）在此背景下引起了廣泛研究，其中阻變存儲(chǔ)器以功耗低、材料多樣性高、讀取速度快等優(yōu)點(diǎn)成為了最有潛力的新型非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，然而到目前為止阻變機(jī)理仍未完全解釋清楚。
　　在此背景之下，本

2、論文設(shè)計(jì)了 ITO/TiOx/Pt結(jié)構(gòu)阻變存儲(chǔ)器。通過優(yōu)化氧分壓、薄膜厚度、靶基距三個(gè)沉積工藝參數(shù)，探究其對(duì)器件電學(xué)性能的影響，優(yōu)化出了具有5000次循環(huán)以上、窗口保持性超過104秒的阻變器件，同時(shí)在優(yōu)化過程中得到了能夠發(fā)生突變型、緩變型兩種不同阻變行為的樣品結(jié)構(gòu)，并提出該結(jié)構(gòu)器件中兩種阻變機(jī)制共存的猜想。
　　隨后，針對(duì)樣品能發(fā)生兩種阻變行為這一現(xiàn)象進(jìn)行機(jī)理分析。首先通過X射線電子能譜（XPS）分析阻變層中鈦元素的價(jià)態(tài)分布，表明

3、了優(yōu)化工藝下的 TiOx薄膜有能夠?qū)崿F(xiàn)兩種阻變的價(jià)態(tài)成分；繪制logI~logV曲線擬合器件傳輸機(jī)制，發(fā)現(xiàn)緩變型阻變的set、reset過程均符合空間電荷限制電流（SCLC）機(jī)制，突變型的reset與set則分別同SCLC及歐姆機(jī)制相符；通過溫度測(cè)試及計(jì)算活化能的方式從陷阱深度的角度解釋兩種阻變的發(fā)生，進(jìn)一步利用光照實(shí)驗(yàn)直觀說明陷阱的存在，從而證明了該結(jié)構(gòu)中電子型阻變的存在，驗(yàn)證了該結(jié)構(gòu)兩種阻變共存的猜想。
　　本論文構(gòu)建了 IT