ZnO基忆阻器的制备、建模及其电路应用研究

发布时间：2021-02-16 07:41

　　进入信息化时代后,集成电路已经成为信息技术与信息社会的基础产业。然而随着CMOS逻辑电路与存储器件工艺尺寸的不断缩小,已经逼近了物理极限,在集成电路领域中的“摩尔定律”也将很难延续下去。传统的信息存储与信息处理分离的冯·诺依曼计算机体系架构也迎来了发展瓶颈,学术界与产业界急需寻找出新型信息器件与信息系统架构。为了应对这些突触的问题,许多科研人员们开始将重点放在了忆阻器领域的研究上。目前为止,已有的研究仅仅停留在了通过不断改进完善工艺方法制备出性能优良的忆阻器件的阶段。对于电路应用方面,已公开的文献中却很少有建立针对具体忆阻材料的电学模型,这在一定程度上影响了基于忆阻器的电路设计效率与研发周期。本文的研究内容将集中在探究ZnO基忆阻器的性能及建模,并将构建的数学模型应用于数字逻辑电路中。主要工作如下。以ITO导电玻璃为基底,采用磁控溅射工艺制备ZnO薄膜,用电子束蒸发技术沉积Al薄膜作为电极,制备出Al/ZnO/ITO结构的忆阻器。测试在不同的氧气流量、电极尺寸及ZnO薄膜厚度工艺条件下ZnO基忆阻器的I-V特性曲线、开关比、Set/Reset电压等性能。在氧气流量为20sccm时制备出... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 忆阻器基本理论
        1.2.1 忆阻器原始定义
        1.2.2 忆阻器广义理论
    1.3 忆阻器研究进展
        1.3.1 忆阻器材料研究现状
        1.3.2 忆阻器应用研究进展
    1.4 本文研究意义与内容
第二章 ZnO基忆阻器制备工艺及其性能探究
    2.1 ZnO基忆阻器简介
        2.1.1 ZnO材料简介
        2.1.2 ZnO基忆阻器导电机理分析
    2.2 工艺制备条件及性能测试仪器简介
        2.2.1 磁控溅射
        2.2.2 电子束蒸发
        2.2.3 台阶仪
        2.2.4 金相显微镜
        2.2.5 半导体参数分析仪
    2.3 ZnO基忆阻器制备工艺
        2.3.1 基片切割清洗
        2.3.2 磁控溅射沉积ZnO薄膜
        2.3.3 电子束蒸镀Al电极
    2.4 ZnO基忆阻器性能探究
        2.4.1 氧气流量对ZnO基忆阻器阻变性能的影响
        2.4.2 电极尺寸对于ZnO基忆阻器性能的影响
        2.4.3 ZnO薄膜厚度对于ZnO基忆阻器性能的影响
    2.5 本章小结
第三章 ZnO基忆阻器器件建模
    3.1 边界迁移理论模型
        3.1.1 边界迁移模型理论
        3.1.2 基于窗函数的边界迁移模型
    3.2 电压阈值开关模型
        3.2.1 双极性电压阈值行为模型
        3.2.2 基于阈值电压的ZnO忆阻器仿真模型
        3.2.3 改进的非对称双极性阈值行为模型
    3.3 电压阈值行为模型对忆阻器的拟合效果
    3.4 本章小结
第四章 忆阻器在逻辑电路中的应用
    4.1 MRL（memristor ratioed logic）逻辑运算
        4.1.1 与门电路
        4.1.2 或门逻辑
    4.2 ZnO忆阻器的MRL逻辑仿真
    4.3 ZnO忆阻器的MRL逻辑性能分析
        4.3.1 功耗分析
        4.3.2 噪声容限与再生性
        4.3.3 扇入与扇出
    4.4 忆阻器的完备集布尔逻辑
    4.5 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3036435