發(fā)布時間：2021-02-08 14:07

　　隨著半導體工業(yè)即將進入22nm時代,半導體存儲行業(yè)面臨著技術與基礎材料等方面的機遇與挑戰(zhàn)�；趥鹘y(tǒng)硅材料的非易失性Flash存儲器已不能滿足未來技術節(jié)點的要求,耐久性差、寫入速度低、寫入操作中的電壓高等問題日益突出。更重要的是,持續(xù)的器件等比例縮小使得存儲氧化層厚度面臨著物理極限,導致電荷泄露變得越來越嚴重,從而直接影響到存儲器的數(shù)據(jù)保持能力。近年來,阻變存儲器（RRAM）作為最有前途的下一代非易失存儲技術獲得了廣泛的關注。與Flash存儲技術相比,RRAM具有高密度、低功率和讀寫速度快等優(yōu)點。目前,在許多材料中都發(fā)現(xiàn)了電阻轉變現(xiàn)象。二元系金屬氧化物,如過渡金屬氧化物和稀土氧化物,由于成分簡單、生長過程容易控制、與目前的CMOS工藝兼容等特點,具有顯著的應用前景。影響材料的電阻轉變特性的因素很多（包括制備工藝、摻雜物質(zhì)、電極材料等）,有多種模型相繼提出用于解釋電阻轉變現(xiàn)象,但是對于其物理本質(zhì)還沒有形成共識。本論文通過制備基于Dy2O3、La2O3、Gd2O3和Hf02等二元氧化物的RRAM器件,研究了相關材料體系和器件結構的阻變行為,并且分析了相關轉變機制。進一步地,本文開展了改善基于... 

【文章來源】：北京有色金屬研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 非易失存儲技術發(fā)展概況與面臨的挑戰(zhàn)
        1.1.1 FLASH存儲器
        1.1.2 新型非易失性存儲技術
        1.1.3 RRAM存儲器的技術優(yōu)勢
    1.2 RRAM材料與器件的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 RRAM概述
        1.2.2 RRAM材料體系
        1.2.3 RRAM阻變機制
        1.2.4 RRAM研究存在的問題
    1.3 論文研究的內(nèi)容及意義
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究意義
    參考文獻
2 制備方法與表征技術
    2.1 薄膜的制備方法
        2.1.1 磁控濺射沉積技術
        2.1.2 脈沖激光沉積技術
        2.1.3 化學氣相沉積
    2.2 光學曝光技術
    2.3 反應離子刻蝕技術
    2.4 表征方法
        2.4.1 X射線衍射分析
        2.4.2 X射線光電子能譜
        2.4.3 拉曼光譜
        2.4.4 高分辨透射電子顯微鏡
        2.4.5 紫外-可見分光光度法
        2.4.6 電流-電壓特性
    參考文獻
2O₃薄膜RRAM的電阻轉變特性研究">3 基于Dy₂O₃薄膜RRAM的電阻轉變特性研究
    3.1 引言
2O₃/Pt結構單元的電阻轉變特性">    3.2 Pt/Dy₂O₃/Pt結構單元的電阻轉變特性
2O₃/Pt器件的制備與表征">        3.2.1 Pt/Dy₂O₃/Pt器件的制備與表征
2O₃/t結構器件的電阻轉變特性">        3.2.2 Pt/Dy₂O₃/t結構器件的電阻轉變特性
2O₃薄膜電阻轉變特性的影響">    3.3 Ti納米金屬插層對Dy₂O₃薄膜電阻轉變特性的影響
2O₃/Pt器件的制備與表征">        3.3.1 Pt/Ti-EL/Dy₂O₃/Pt器件的制備與表征
2O₃/Pt器件的電阻轉變特性">        3.3.2 Pt/Ti-EL/Dy₂O₃/Pt器件的電阻轉變特性
        3.3.3 機制分析
2O₃薄膜電阻轉變特性的影響">    3.4 Pt納米晶插層對Dy₂O₃薄膜電阻轉變特性的影響
2O₃/Pt器件的制備與表征">        3.4.1 Cu/Nc-Pt/Dy₂O₃/Pt器件的制備與表征
2O₃/Pt器件的電阻轉變特性">        3.4.2 Cu/Nc-Pt/Dy₂O₃/Pt器件的電阻轉變特性
2O₃/Pt器件的電阻轉變機制">        3.4.3 Cu/Nc-Pt/Dy₂O₃/Pt器件的電阻轉變機制
2O₃薄膜電阻轉變特性的影響">    3.5 電極材料對Dy₂O₃薄膜電阻轉變特性的影響
2O₃Pt器件的制備與表征">        3.5.1 M（M=Ni、Al）/Dy₂O₃Pt器件的制備與表征
2O₃Pt器件的電阻轉變特性">        3.5.2 M（M=Ni、Al）/Dy₂O₃Pt器件的電阻轉變特性
2O₃Pt器件的電阻轉變機制分析">        3.5.3 Ni/Dy₂O₃Pt器件的電阻轉變機制分析
    3.6 本章小結
    參考文獻
2O₃/Pt器件的電學表征與失效機制分析">4 Ag/Dy₂O₃/Pt器件的電學表征與失效機制分析
    4.1 引言
    4.2 樣品制備
    4.3 電學特性
    4.4 氧空位運動的微觀表征
    4.5 單極性免電激活器件的失效機制分析
    4.6 本章小結
    參考文獻
x/DyO_x層薄膜的RRAM的電阻轉變特性研究">5 TiO_x/DyO_x層薄膜的RRAM的電阻轉變特性研究
    5.1 引言
    5.2 樣品制備與表征
xDyO_x/Pt器件的電阻轉變特性">    5.3 Pt/TiO_xDyO_x/Pt器件的電阻轉變特性
    5.4 導電細絲的形貌與成分分析
        5.4.1 LRS樣品的TEM分析
        5.4.2 HRS樣品的TEM分析
    5.5 本章小結
    參考文獻
2O₃/Pt結構的RRAM電阻轉變特性研究">6 Pt/La₂O₃/Pt結構的RRAM電阻轉變特性研究
    6.1 引言
    6.2 樣品制備與表征
2O₃/Pt器件的電阻轉變行為與機制分析">    6.3 Pt/La₂O₃/Pt器件的電阻轉變行為與機制分析
    6.4 本章小結
    參考文獻
2薄膜的RRAM的電阻轉變行為與機制分析">7 基于HfO₂薄膜的RRAM的電阻轉變行為與機制分析
    7.1 引言
2/NSTO器件">    7.2 Ta/HfO₂/NSTO器件
2/NSTO器件制備與表征">        7.2.1 Ta/HfO₂/NSTO器件制備與表征
2/NSTO器件的電學特性">        7.2.2 Ta/HfO₂/NSTO器件的電學特性
2/CeO₂/NSTO器件制備與表征">    7.3 Ta/HfO₂/CeO₂/NSTO器件制備與表征
2/NSTO器件的電阻轉變特性">        7.3.1 Ta/HfO₂/NSTO器件的電阻轉變特性
2/NSTO器件的電阻轉變機制">        7.3.2 Ta/HfO₂/NSTO器件的電阻轉變機制
    7.4 本章小結
    參考文獻
2O₃/Pt柔性RRAM的制備及性能分析">8 Cu/Gd₂O₃/Pt柔性RRAM的制備及性能分析
    8.1 引言
    8.2 器件制備與表征
2O₃/Pt器件的電阻轉變特性">    8.3 Cu/Gd₂O₃/Pt器件的電阻轉變特性
2O₃/Pt的轉變電阻轉變機制">    8.4 Cu/Gd₂O₃/Pt的轉變電阻轉變機制
2O₃/Pt器件的機械特性">    8.5 Cu/Gd₂O₃/Pt器件的機械特性
    8.6 本章小結
    參考文獻
9 稀土氧化物在基于石墨烯電極的低功耗透明RRAM中的應用
    9.1 引言
    9.2 器件制備與表征
        9.2.1 Graphene的制備、轉移與表征
        9.2.2 透明器件的制備與表征
2O₃/ITO的光學特性">    9.3 Graphene/Dy₂O₃/ITO的光學特性
2O₃/ITO的電學特性">    9.4 Graphene/Dy₂O₃/ITO的電學特性
2O₃/ITO的低功耗機制">    9.5 Graphene/Dy₂O₃/ITO的低功耗機制
    9.6 本章小結
    參考文獻
結論
攻讀博士學位期間取得的學術成果
致謝
作者簡介



本文編號：3024039