憶阻器被認為是第四種電路基本元件,且被視為下一代非易失性存儲器件。同時,它能夠?qū)崿F(xiàn)非易失性狀態(tài)邏輯運算和類腦神經(jīng)形態(tài)計算,在提高計算性能和深化人工智能應(yīng)用等方面具有重要意義。本文簡要介紹憶阻器的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀,進一步介紹憶阻器的結(jié)構(gòu)設(shè)計,電學(xué)性能檢測方法及材料表征等。研究了幾種以氧化鈰為基本功能層材料的多層膜結(jié)構(gòu)的憶阻器的制備、電學(xué)性能、材料表征及阻變機理。主要研究內(nèi)容如下:（1）Ag/Ti/CeO₂/Pt器件既可以表現(xiàn)雙極性阻變（BRS）也可以表現(xiàn)出單極性阻變（URS）。在BRS中,器件具有低Set電壓（約0.3 V）和Reset電壓（約-0.1 V～-0.3V）,無Forming過程,限制電流(I_cc)為1 mA,循環(huán)120次,器件性能穩(wěn)定,這利于其規(guī)�；瘧�(yīng)用。我們分析了其對數(shù)I-V特性曲線,結(jié)合透射電鏡表征,發(fā)現(xiàn)BRS時,器件的導(dǎo)電機理以價變化機制（ECM）為主。然后,我們加快了掃描速度并增大限制電流,獲得了單極性阻變現(xiàn)象,此時器件的導(dǎo)電機理以熱化學(xué)機制（TCM）為主。這表明,通過改變掃描速度和限制電流,器件的阻變特性也會發(fā)生改變。... 

【文章來源】：桂林理工大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

四種無源基本電路元件及其關(guān)系

桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文6具有電阻轉(zhuǎn)變效應(yīng)的材料和器件被包含到憶阻器的概念中，同時憶阻器的概念也在逐漸擴展，從無源憶阻器到有源憶阻器，再到記憶元件系統(tǒng)。目前尚沒有統(tǒng)一的理論可以解釋所有的憶阻現(xiàn)象，憶阻機理往往因為材料組成不同而發(fā)生變化�？傮w來說，可以將目前所提出的阻變機制分為界面效應(yīng)和局域效應(yīng)兩大類[20]。界面效應(yīng)是指發(fā)生阻變區(qū)域在材料界面，其分布是均勻的，產(chǎn)生的原因可能是電極與阻變材料界面勢壘發(fā)生變化或者是材料體內(nèi)的缺陷對電荷的捕獲和釋放過程引起的[21]，這類器件的高低阻態(tài)電阻和器件面積關(guān)系密切。而局域效應(yīng)指材料內(nèi)部區(qū)域發(fā)生阻變現(xiàn)象，材料內(nèi)部形成導(dǎo)電能力較強的導(dǎo)電通道。已知各種各樣的物理現(xiàn)象，它們可以(原則上)導(dǎo)致非易失性憶阻效應(yīng)。圖1-2憶阻器阻變機制的分類Fig.1-2Classificationofmemristorresistancechangemechanisms下面我們將結(jié)合文獻，簡要介紹電化學(xué)金屬化機制、價變化機制、熱化學(xué)機制及純電子效應(yīng)。1.3.1電化學(xué)金屬化機制(ECM)導(dǎo)電細絲型憶阻器由頂電極為電化學(xué)活性的Ag或Cu等電極，中間介質(zhì)層為固態(tài)電解質(zhì)、氧化物、氮化物或者有機物，及惰性的底電極，如Pt、W、Au等組成[22-26]。

桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文7圖1-3電化學(xué)導(dǎo)電模型示意圖Fig.1-3Schematicdiagramofelectrochemicalconductivitymodel下面我們將從微觀機制上解釋ECM器件阻變現(xiàn)象。一般來說，我們可以將ECM的阻變分為以下幾個過程：(i)活潑金屬(M)電極的氧化M→MZ++Ze-(ii)在電場作用下，陽離子穿過介質(zhì)(iii)陽離子被還原MZ++Ze-→M假設(shè)M是唯一的移動元素，則步驟(ii)MZ+在固態(tài)介質(zhì)中的遷移過程，可以由用于描述電場驅(qū)動離子運動的Mott和Gurney的模型來描述[27,28]。離子遷移的驅(qū)動力是電場強度E，電場強度E與穿過離子導(dǎo)電薄膜的電勢差Δ和薄膜的厚度又如下關(guān)系：=Δ∕。根據(jù)模型，離子電流密度i和電場強度E由下式給出：i=2secexp(0)sin(2)(1-10)其中c是遷移離子濃度，a為離子的跳躍距離，v為頻率因子。在高強度電場時(∕)，兩者近似成指數(shù)關(guān)系：i=exp(0)exp(2)(1-11)而對于低電場(∕)，則遵循定律：i=()22exp(0)()2(1-12)

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3224174