本文關鍵詞：基于二元金屬氧化物的阻變存儲器研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著手機、數(shù)碼相機、個人PC、平板電腦等便攜式電了產品的普及,非易失性存儲器的重要性日益凸顯。Flash浮柵存儲器是目前非易失性存儲器市場上的主流器件。但是隨著技術節(jié)點的不斷推進,Flash浮柵存儲器面臨著嚴峻的技術挑戰(zhàn)。為了適應未來技術對非易失性存儲器的要求,多種新型存儲器,如鐵電存儲器(FeRAM)、磁性存儲器(MRAM)、相變存儲器(PcRAM)以及阻變存儲器(RRAM)應運而生。其中RRAM由于具有操作速度快、功耗低、結構簡單、集成密度高、可縮小性好以及與CMOS技術兼容等優(yōu)點引起廣泛的關注。目前,在許多材料中都發(fā)現(xiàn)了電阻轉變現(xiàn)象。我們的研究工作主要關注組份簡單、容易生長控制、與CMOS工藝兼容的二元金屬氧化物材料體系。本論文中,采用Hf02和Si02材料作為阻變層材料,制備了一系列阻變存儲器件,并且針對他們的電學特性和轉變機理進行研究。同時,由于具有功耗低、集成密度高的優(yōu)點,阻變存儲器展現(xiàn)出良好的空間環(huán)境應用潛力。因此我們針對阻變存儲器的抗輻照特性展開研究。具體工作如下： 一、制備了Cu/HfO2:Cu/Pt的器件。器件呈現(xiàn)出無極性的轉變特點,并且表現(xiàn)出優(yōu)良的電阻轉變性能：在面積為3μm×3μm的器件中可以獲得107的存儲窗口,在直流操作下循環(huán)超過100次,數(shù)據(jù)可在常溫下保持超過105秒。研究了器件的存儲機理,通過變溫測試證明Cu/HfO2:Cu/Pt器件的阻變現(xiàn)象是由于Cu金屬細絲的形成和斷裂導致的。通過在Set過程中施加不同的限制電流的方法,可以在Cu/HfO2:Cu/Pt器件中實現(xiàn)多值存儲。 二、制備了Cu/HfO2/Pt器件。Cu/HfO2/Pt器件表現(xiàn)出雙極性的轉變特點。與Cu/HfO2:Cu/Pt相比良率有所下降。 三、制備了Cu/SiO2:Cu/Pt的器件。器件表現(xiàn)出優(yōu)良的轉變特性。在直流電壓模式下,器件可以循環(huán)超過250次,高低阻態(tài)可以在室溫下保持超過104秒。 三、對所制備的Cu/SiO2:Cu/Pt和Cu/HfO2:Cu/Pt器件進行了總劑量輻照測試。測試結果顯示在經過總劑量高達3.6×105rad(Si)的輻照下,器件的電學參數(shù)在輻照后性能穩(wěn)定,表現(xiàn)出很好的抗輻照特性。為了研究輻照對器件產生影響的機制,我們測量了Hf02和Si02材料在輻照前后的C-V圖線,結果表明輻照引起的俘獲電荷是造成電學參數(shù)改變的主要原因。
【關鍵詞】：非揮發(fā)性存儲器 電阻轉變存儲器 電阻轉變特性 電阻轉變機制 空間輻射 抗輻照
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 非易失性存儲器的發(fā)展11-18
• 1.1.1 閃存(Flash)12-13
• 1.1.2 分立電荷存儲器13-14
• 1.1.3 鐵電存儲器14-15
• 1.1.4 磁性存儲器15-16
• 1.1.5 相變存儲器16-17
• 1.1.6 阻變存儲器17-18
• 1.2 存儲器在空間中的應用18-19
• 1.3 選題意義和研究內容19-20
• 1.4 論文的組織結構20-21
• 第一章 參考文獻21-25
• 第二章 阻變存儲器概述25-45
• 2.1 阻變存儲器概述25-26
• 2.2 阻變存儲器的材料26-30
• 2.2.1 PCMO復雜氧化物26-27
• 2.2.2 三元鈣態(tài)礦氧化物27-28
• 2.2.3 有機材料28
• 2.2.4 固態(tài)電解質材料28-30
• 2.2.5 二元金屬氧化物30
• 2.3 電阻轉變機理30-36
• 2.3.1 缺陷能級電荷充放電31
• 2.3.2 空間電荷限制電流效應(SCLC)31-33
• 2.3.3 肖特基發(fā)射效應33-34
• 2.3.4 細絲機制34-36
• 2.4 阻變存儲器電學參數(shù)36-37
• 2.4.1 操作電壓36
• 2.4.2 操作電流36
• 2.4.3 電阻狀態(tài)36
• 2.4.4 耐受性36-37
• 2.4.5 保持力37
• 2.4.6 操作速度37
• 2.4.7 多值存儲37
• 2.5 本章小結37-38
• 第二章 參考文獻38-45
• 第三章 基于二元金屬氧化物的阻變存儲器45-65
• 3.1 Cu/HfO_2：Cu/Pt器件45-57
• 3.1.1 實驗45-47
• 3.1.2 電學特性47-49
• 3.1.3 轉變機理49-51
• 3.1.4 多值存儲51-54
• 3.1.5 適應溫度54-55
• 3.1.6 不同氧化層厚度的器件55-57
• 3.2 Cu/HfO_2/Pt器件57-59
• 3.2.1 實驗57
• 3.2.2 結果與分析57-59
• 3.3 Cu/SiO_2：Cu/Pt器件59-61
• 3.3.1 實驗59-60
• 3.3.2 結果與分析60-61
• 3.4 本章小結61-63
• 第三章 參考文獻63-65
• 第四章 空間輻照對電子器件的影響65-83
• 4.1 空間輻射環(huán)境概況65-66
• 4.2 輻照對電子器件的影響66-70
• 4.2.1 電離總劑量效應66-69
• 4.2.2 單粒子事件效應69-70
• 4.3 非易失性存儲器的抗輻照特性70-77
• 4.3.1 閃存71-72
• 4.3.2 鐵電存儲器72-74
• 4.3.3 磁性存儲器74-75
• 4.3.4 相變存儲器75-76
• 4.3.5 總結76-77
• 4.4 本章小結77-78
• 第四章 參考文獻78-83
• 第五章 阻變存儲器的抗輻照特性83-101
• 5.1 Cu/HfO_2：Cu/Pt器件的抗輻照性能83-93
• 5.1.1 實驗83-85
• 5.1.2 電學性能的輻照響應85-90
• 5.1.2.1 操作電壓85-87
• 5.1.2.2 電阻狀態(tài)87-88
• 5.1.2.3 耐受力88-89
• 5.1.2.4 保持特性89-90
• 5.1.2.5 電容90
• 5.1.3 不同輻照劑量的影響90-92
• 5.1.4 輻照后的反彈92
• 5.1.5 小結92-93
• 5.2 Cu/SiO_2：Cu/Pt器件的抗輻照性能93-96
• 5.2.1 實驗93
• 5.2.2 結果與討論93-95
• 5.2.3 小結95-96
• 5.3 輻照機理的分析96-97
• 5.3.1 實驗96-97
• 5.3.2 結果與分析97
• 5.4 本章小結97-99
• 第五章 參考文獻99-101
• 第六章 總結和展望101-103
• 6.1 當前工作總結101-102
• 6.2 未來工作展望102-103
• 攻讀學位期間發(fā)表論文、申請專利情況103-107
• 致謝107-108

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李穎_";劉明;龍世兵;劉琦;張森;王艷;左青云;王琴;胡媛;劉肅;;基于I-V特性的阻變存儲器的阻變機制研究[J];微納電子技術;2009年03期

2 劉琦;龍世兵;管偉華;張森;劉明;陳軍寧;;Unipolar resistive switching of Au~+-implanted ZrO_2 films[J];半導體學報;2009年04期

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉琦;高速、高密度、低功耗的阻變非揮發(fā)性存儲器研究[D];安徽大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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  本文關鍵詞：基于二元金屬氧化物的阻變存儲器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：385120