發(fā)布時(shí)間：2024-04-24 21:01

　　隨著通信、計(jì)算機(jī)和個(gè)人消費(fèi)電子產(chǎn)品發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)非易失性存儲(chǔ)器的需求量越來(lái)越大,人們對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的要求也越來(lái)越高。半導(dǎo)體工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入20nm,傳統(tǒng)基于浮柵結(jié)構(gòu)的閃存(Flash)的正面臨嚴(yán)重的技術(shù)瓶頸。因此,實(shí)現(xiàn)更高速度、更大容量、更高集成度、更強(qiáng)可靠性和更低功耗的存儲(chǔ)器來(lái)取代Flash存儲(chǔ)器成為人們研究的熱點(diǎn)。阻變存儲(chǔ)器以其卓越的特性受到學(xué)術(shù)領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域的高度重視。本文針對(duì)基于ZrO2與Si3N4薄膜的阻變存儲(chǔ)器展開(kāi)研究,主要內(nèi)容如下:1.論文對(duì)Ti/ZrO2/Pt RRAM器件的直流轉(zhuǎn)換、阻變機(jī)制、導(dǎo)電機(jī)制等方面的特性進(jìn)行研究。研究器件的C-V與C-F特性發(fā)現(xiàn)器件高阻態(tài)時(shí)表現(xiàn)為電容特性,低阻態(tài)表現(xiàn)為電感特性。通過(guò)對(duì)介電常數(shù)的計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)值明顯大于介質(zhì)本身的值。說(shuō)明器件高阻態(tài)時(shí)薄膜中存在沒(méi)有與氧離子復(fù)合的氧空位,減小了薄膜的有效厚度。器件高阻態(tài)下阻抗譜Nyquist圖說(shuō)明RRAM器件在高阻態(tài)可以等效為電阻和電容的并聯(lián)。利用電流驅(qū)動(dòng)的方式使器件實(shí)現(xiàn)電阻轉(zhuǎn)換,并使器件高低阻態(tài)的電阻具有更好的一致性,存儲(chǔ)窗口提高將近一個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)SET過(guò)程限制電流和RESET過(guò)程截止電壓對(duì)阻變參數(shù)的影響...

【文章頁(yè)數(shù)】：149 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語(yǔ)對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 非易失性存儲(chǔ)器研究進(jìn)展
        1.1.1 閃存(Flash)
        1.1.2 鐵電存儲(chǔ)器(FeRAM)
        1.1.3 磁阻存儲(chǔ)器(MRAM)
        1.1.4 相變存儲(chǔ)器(PCRAM)
        1.1.5 阻變存儲(chǔ)器(RRAM)
    1.2 本文主要工作和安排
第二章 阻變存儲(chǔ)器RRAM概述
    2.1 RRAM器件研究進(jìn)展
    2.2 RRAM器件的材料體系
        2.2.1 鈣鈦礦氧化物
        2.2.2 有機(jī)材料
        2.2.3 固體電解質(zhì)材料
        2.2.4 氮化物
        2.2.5 新型納米材料-石墨烯
        2.2.6 二元金屬氧化物
    2.3 RRAM器件存儲(chǔ)機(jī)理
        2.3.1 界面勢(shì)壘調(diào)制機(jī)制
        2.3.2 細(xì)絲形成/斷裂機(jī)制
    2.4 RRAM器件導(dǎo)電機(jī)制
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于氧化鋯薄膜RRAM器件阻變特性研究
    3.1 Ti/ZrO₂/Pt RRAM器件阻變特性
        3.1.1 器件結(jié)構(gòu)及基本阻變I-V特性
        3.1.2 疲勞特性和保持特性
        3.1.3 電阻轉(zhuǎn)變及導(dǎo)電機(jī)制分析
        3.1.4 器件電容特性
        3.1.5 電流驅(qū)動(dòng)電阻轉(zhuǎn)變
    3.2 電學(xué)參數(shù)對(duì)器件阻變特性的影響
        3.2.1 SET限制電流對(duì)阻變特性的影響
        3.2.2 RESET掃描截止電壓對(duì)阻變特性的影響
    3.3 不同上電極器件的阻變特性
        3.3.1 Pt/Zr O₂/Pt RRAM器件阻變特性
        3.3.2 Ni/ZrO₂/Pt與Cu/ZrO₂/Pt RRAM器件阻變特性
    3.4 本章小結(jié)
第四章 RRAM器件溫度與電應(yīng)力特性研究
    4.1 Ti/ZrO₂/Pt RRAM器件溫度特性研究
        4.1.1 溫度對(duì)器件初始態(tài)電阻的影響
        4.1.2 溫度對(duì)Forming過(guò)程的影響
        4.1.3 溫度對(duì)器件高/低阻態(tài)電阻的影響
        4.1.4 溫度對(duì)器件轉(zhuǎn)換參數(shù)的影響
    4.2 高溫Forming對(duì)器件性能的改善
        4.2.1 器件RESET電流不穩(wěn)定現(xiàn)象
        4.2.2 高溫Forming改善器件性能
    4.3 電應(yīng)力對(duì)器件性能的影響
        4.3.1 掃描電壓應(yīng)力
        4.3.2 恒定電壓應(yīng)力
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于氧空位導(dǎo)電的RRAM器件建模與仿真
    5.1 基于氧空位導(dǎo)電的RRAM器件電-熱耦合模型
        5.1.1 早先的RRAM器件模型
        5.1.2 器件的電-熱耦合物理模型
        5.1.3 器件 2-D軸對(duì)稱(chēng)有限元電-熱耦合模型
    5.2 器件RESET過(guò)程仿真
        5.2.1 器件RESET過(guò)程I-V特性仿真
        5.2.2 RESET過(guò)程不同偏置下器件特性仿真
    5.3 器件SET過(guò)程仿真
        5.3.1 器件SET過(guò)程I-V特性仿真
        5.3.2 SET過(guò)程不同偏置下器件特性仿真
        5.3.3 對(duì)電-熱耦合模型的驗(yàn)證
    5.4 影響器件阻變特性的關(guān)鍵因素
        5.4.1 溫度的影響
        5.4.2 導(dǎo)電細(xì)絲尺寸的影響
        5.4.3 電極熱導(dǎo)率的影響
        5.4.4 電極電導(dǎo)率的影響
    5.5 本章小結(jié)
第六章 基于氮化硅薄膜RRAM器件
    6.1 Si₃N₄-RRAM器件的制備工藝
        6.1.1 Si₃N₄薄膜生長(zhǎng)技術(shù)
        6.1.2 Ti/Si₃N₄/Au RRAM器件的制備
    6.2 Ti/Si₃N₄/Au RRAM器件的阻變特性
        6.2.1 器件的電學(xué)特性
        6.2.2 器件導(dǎo)電機(jī)制分析
    6.3 Ti/Al₂O₃-Si₃N₄/Au RRAM器件的阻變特性
        6.3.1 器件的制備工藝
        6.3.2 器件電學(xué)特性與導(dǎo)電機(jī)制分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)束語(yǔ)
    7.1 本文的主要結(jié)論
    7.2 未來(lái)的工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3963499