本文關鍵詞：基于氧化鈦基阻變存儲器耐受性的研究以及優(yōu)化

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【摘要】：隨著科技的發(fā)展以及便攜式設備的普及,針對存儲器及其相關技術的研究正在以低功耗、高集成度和讀寫速度等作為目標而快速發(fā)展。但是由于漏電流和尺寸之間存在著不可調和的矛盾,使得目前普遍使用的Flash存儲器工藝達到技術節(jié)點。在這種背景下,阻變存儲器作為新一代非揮發(fā)性存儲器脫穎而出,獲得大量研究者的關注。但其研究的時間較短,仍存在阻變機理不清楚,高、低阻態(tài)阻值一致性不好以及Endurance(耐受性)降級等問題。因此,本論文以Ti Ox材料體系為研究對象,利用反應磁控濺射以及電子束蒸發(fā)等手段制備出Al、Cu、Ti N/Ti Ox/Pt結構,通過B1500A和溫控臺測試其電學特性,并進行理論分析。首先,通過改變不同頂電極誘導出不同的阻變機理,Ti N、Cu頂電極誘導出細絲機制的阻變機理,Al電極誘導出SCLC的傳輸機理。并比較它們的Endurance,就高、低阻態(tài)的一致性為標準,可以看出SCLC型阻變要優(yōu)于細絲機制型阻變,且Ti N頂電極結構要優(yōu)于Cu頂電極結構,這可能和阻變過程中粒子移動對器件的影響程度有關。在此其中,可以看出,不同的電極主要通過功函數和表面反應形成不同的界面接觸,這些界面接觸通過對外界電子注入的不同阻礙作用,表現出不同的阻變機理,實現不同的阻變機理。其次,以上部分優(yōu)化的電子型阻變-Al頂電極結構為研究對象,結合SCLC傳輸機理,以及I-V擬合,研究其Endurance降級(主要是高阻態(tài)減少)原因�？梢缘贸�,在阻變過程中,器件的陷阱被填充是導致Endurance降級的主要原因。之后,測試其高阻態(tài)減少倍率和Vset、Vreset之間的關系,可以看出,這些陷阱主要是以電子型的填充為主。據此,提出改變操作方式和電極的方式,對其Endurance進行調節(jié)、優(yōu)化。總而言之,本文主要研究了不同頂電極材料對Ti Ox基阻變存儲器阻變機理的影響,并比較了不同機理下的Endurance情況,且對電子型阻變-Al結構的Endurance降級進行分析以及調節(jié),為了解頂電極和阻變機理的關系以及Endurance的優(yōu)化提供了經驗。還為Ti Ox基阻變存儲器的研究以及產業(yè)化,起到一定的指導作用。
【關鍵詞】：阻變存儲器 頂電極 耐受性 電子型阻變 離子型阻變
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 存儲器發(fā)展現狀9-10
• 1.1.2 新型非揮發(fā)性存儲器10-11
• 1.2 阻變存儲器11-19
• 1.2.1 阻變存儲器的基本概念12-14
• 1.2.2 阻變存儲器的阻變機理14-19
• 1.2.3 TiO_x阻變存儲器的研究現狀19
• 1.3 論文選題意義及研究的內容和方法19-21
• 第二章 阻變存儲器件的制備以及表征、測試21-27
• 2.1 阻變存儲器的制備21-23
• 2.1.1 電極的制備-濺射設備、電子束蒸發(fā)設備21-23
• 2.1.2 氧化鈦薄膜的制備-濺射設備23
• 2.2 薄膜及阻變器件的測試、表征設備23-27
• 2.2.1 四探針測試儀23-24
• 2.2.2 原子力顯微鏡24-25
• 2.2.3 XRD25
• 2.2.4 電學特性測試儀器25-27
• 第三章 不同頂電極對器件Endurance的影響27-40
• 3.1 阻變器件的制備階段27-30
• 3.1.1 TiO_x的制備和表征27-28
• 3.1.2 TiN電極的優(yōu)化28-30
• 3.2 不同頂電極對TiO_x阻變存儲器的影響30-38
• 3.2.1 Ti N/TiO_x/Pt器件的阻變特性31-34
• 3.2.2 Cu/TiO_x/Pt器件的阻變特性34-36
• 3.2.3 Al/TiO_x/Pt器件的阻變特性36-38
• 3.3 TiN、Cu、Al/TiO_x/Pt三種結構Endurance的對比38-39
• 3.4 本章小結39-40
• 第四章 RRAM器件耐受性失效機理分析及優(yōu)化40-47
• 4.1 Endurance的基本概念40-41
• 4.2 基于Al/TiO_x/Pt結構Endurance失效機理分析41-43
• 4.3 ATP結構Endurance的改良方法43-46
• 4.4 本章小結46-47
• 第五章 總結與展望47-48
• 參考文獻48-52
• 發(fā)表論文和科研情況說明52-53
• 致謝53-54

【參考文獻】

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本文編號：763344