原子开关中导电细丝调控对参数一致性的影响

发布时间：2023-04-07 04:46

　　伴随物联网时代数字信息的爆炸性增长,急需研究用于数据处理的快速且可扩展的新型存储与计算技术。在新兴的存储技术中,基于电阻切换(RS)现象的阻变存储器(RRAM),由于其简单的金属-绝缘体-金属(MIM)结构、低功耗、长循环寿命、长保持性、低制造成本、超快开关速度和CMOS兼容性而备受关注。到目前为止,虽然人们对不同材料的RRAM进行了广泛的研究来解释所观察到的电阻变化现象,但RRAM的电阻开关机制一直存在争议,如导电细丝(CFs)在其形成、微观结构、组成和断裂等关键问题上。同时,RRAM虽然有着许多优势,但要实现商业化还面临许多必须克服的问题,包括较高的形成电压、较差的开关参数一致性等。离子基RRAM基于其工作原理不同,可分为电化学金属化机制(ECM)/原子开关、价态变化机制(VCM)、和热化学机制(TCM)等。本论文针对开关参数的一致性差问题,从调控导电细丝形成位置、断裂位置及程度、导电细丝数量三个方面入手,对影响原子开关基RRAM器件参数一致性的作用机制进行研究,所开展的主要工作和所获得的主要结果有:(1)控制CFs的位置:固态电解质中阳极金属离子浓度与离子扩散系数决定着器件开关电...

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 几种非易失性存储器简介
        1.2.1 磁性随机存储器
        1.2.2 相变存储器
        1.2.3 铁电存储器
        1.2.4 阻变存储器
    1.3 介质材料概述
        1.3.1 无机材料
        1.3.2 有机材料
    1.4 RRAM的机制
        1.4.1 电化学金属化机制/原子开关
        1.4.2 价态变化机制
        1.4.3 热化学机制
    1.5 参数均匀性和稳定性相关研究
    1.6 本论文选题思路及研究内容
    参考文献
第二章 器件制备、表征和性能测试方法
    2.1 薄膜制备设备
        2.1.1 电子束蒸发
        2.1.2 磁控溅射
    2.2 材料表征方法
        2.2.1 拉曼光谱
        2.2.2 X射线衍射
        2.2.3 X射线光电子能谱
        2.2.4 扫描电子显微镜
        2.2.5 透射电子显微镜
    2.3 开关性能测试
    参考文献
第三章 高能重离子辐照优化开关电压
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Cu/Ta₂O₅/Pt器件的制备和高能重离子辐照剂量
    3.3 实验结果及数据分析
        3.3.1 低剂量高能重离子影响
        3.3.2 高剂量高能重离子影响
        3.3.3 高能重离子辐照后开关模型
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 SiO₂/Ta₂O₅基RRAM的高可靠性和物理机制
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 实验结果及分析
        4.3.0 SiO₂/Ta₂O₅结构分析
        4.3.1 Ag/SiO₂/Ta₂O₅/Pt器件参数分析
        4.3.2 Ag/SiO₂/Ta₂O₅/Pt器件与其他器件参数比较
        4.3.3 TEM观察CFs形态
        4.3.4 Ag/SiO₂/Ta₂O₅/Pt器件开关模型
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 SPE基 RRAM一致性参数改善
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 平面器件制备
        5.2.2 cross-bar结构器件制备
    5.3 实验结果及数据分析
        5.3.1 单层PVP和 PVA器件性能
        5.3.2 PVP和PVA中CFs观察
        5.3.3 Ag/PVA/PVP/Pt双层器件性能
        5.3.4 PVA和 PVP薄膜热学性能
        5.3.5 SPE器件开关模型
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
在校期间研究成果
致谢



本文编号：3785120