本文關鍵詞：納米尺度NiO憶阻器的機制和應用　出處：《清華大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 憶阻器 NiO 微觀機制 串擾問題 內(nèi)建同質(zhì)結

【摘要】：憶阻器在新型非揮發(fā)性存儲器、邏輯電路、神經(jīng)網(wǎng)絡等很多領域有廣泛的應用前景。器件的成功商業(yè)化,很大程度上得益于對它的內(nèi)在機理有一個比較深刻的理解。對憶阻器的機制的研究,有利于它在應用中的性能提升。另一方面,當憶阻器應用在交叉桿結構中時,會存在所謂的串擾問題,這一問題的解決對憶阻器的成功應用十分重要。Ni O是最具競爭力的憶阻材料之一,本論文在納米尺度對它的雙極性憶阻行為的機制,以及一種可用于解決串擾問題的憶阻行為進行了研究,主要內(nèi)容包括以下兩個方面:一直以來,氧空位模型被認為是憶阻器的主要機理。但最近的一個理論工作表明,在Ni O的雙極性憶阻行為中,陽離子空位和陰離子空位的共存是至關重要的�？墒�,這一雙缺陷模型目前尚沒有實驗的支持。我們利用脈沖激光沉積法在不同氧壓下生長了一系列Ni O薄膜樣品,利用導電原子力顯微鏡測量它們的憶阻行為,利用球差校正的掃描透射電子顯微鏡和電子能量損失譜表征了一個高氧壓和一個低氧壓生長的樣品的離子空位。結果顯示,高氧壓生長的樣品表現(xiàn)出明顯的憶阻行為,它的陽離子空位過剩于陰離子空位決定了Ni O的雙極性憶阻行為。這一工作首次為雙缺陷模型提供了實驗支持,并提供了一種研究雙缺陷對憶阻行為影響的方法。固有整流的憶阻行為(Intrinsically Rectifying-Memristive Behavior,IR-MB)被認為是一個能有效解決串擾問題的方法。目前所報道的IR-MB都屬于界面主導型,即,低阻態(tài)形成的肖特基勢壘會抑制反向電壓下的潛行電流。并且,之前報道的IR-MB主要集中在宏觀樣品上,而實際應用中的器件通常在納米尺度。因此,我們利用超薄多孔氧化鋁模板制備了高密度、高均勻性的Ni O納米點陣。利用導電原子力顯微鏡測量,Ni O納米點表現(xiàn)出IR-MB。實驗和理論分析表明,這種IR-MB源于Ni O納米點內(nèi)形成的內(nèi)建同型同質(zhì)結,不同于之前所報道的界面型IR-MB。這是第一個報道由內(nèi)建同質(zhì)結主導的IR-MB的工作,并且這一類IR-MB是在納米器件中觀察到的。我們模擬評估了利用Ni O納米點的IR-MB解決串擾問題的有效性,發(fā)現(xiàn)它可允許的最大交叉桿存儲量可達3 Mbit,比一般的界面型IR-MB所允許的存儲量更大。
[Abstract]:The memristor model in non-volatile memory, logic circuit, many fields such as neural network has a wide application prospect. The device successfully commercialized, largely due to the inherent mechanism of it have a more profound understanding. To investigate the mechanism of the memristor, is conducive to its performance in applications improved. On the other hand, when the memristor used in the cross bar structure, there will be a so-called crosstalk problem, to solve this problem is very important for the successful application of memristor.Ni O is the most competitive one of the memristor mechanism, this thesis in nano scale bipolar memristor on it a kind of behavior, and can be used to solve the problem of crosstalk memristance behavior was studied, the main contents include the following two aspects: all along, the oxygen vacancy model is considered to be the main mechanism of the memristor. But a recent theoretical work table, in the Ni O The bipolar memristor behavior, coexisting cation vacancies and anion vacancies is essential. However, the double defect model there is no experimental support. We use pulsed laser deposition in different oxygen pressure growth under a series of Ni O films, measuring their memristance behavior using conductive atomic force using spherical aberration corrected microscope, scanning transmission electron microscopy and electron energy loss spectroscopy to characterize the ion vacancy a high oxygen pressure and a low oxygen pressure growth samples. The results showed that the high oxygen pressure growth samples showed obvious memristive behavior, its cation vacancies over anion vacancies determines bipolar Ni O memristive behavior. This work provides the first experimental support for the double defect model, and provides a method of double defects on the memristor behavior. The inherent rectifier memristance behavior (Intrinsical Ly Rectifying-Memristive Behavior, IR-MB) is considered to be one of the methods can effectively solve the crosstalk problem. At present, as reported by the IR-MB interface are dominant, that is, the Schottky barrier formed by the low resistance state will inhibit sneak current reverse voltage. And the previously reported IR-MB mainly concentrated in the macroscopic sample, and the actual device the application is usually at the nanometer scale. Therefore, we use ultra-thin porous alumina templates for preparation of high density, high uniformity Ni O nano array. Using conductive atomic force microscope, Ni O nano IR-MB. showed experimental results and theoretical analysis show that the IR-MB derived from Ni O dots formed in the built-in the same type of interface type IR-MB. homojunctions, different reports before this is the first reported by the built-in homojunction led IR-MB work, and this kind of IR-MB is observed in nano devices. We die We evaluated the effectiveness of using Ni O nano dot IR-MB to solve the crosstalk problem, and found that the maximum allowable maximum cross bar storage can reach 3 Mbit, which is larger than that of the general interface IR-MB.

【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN60

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本文編號：1393294