基于全ITO忆阻器的研究

发布时间：2021-05-08 10:07

　　目前,传统计算机的构架是冯诺依曼结构,其特点是计算与存储是分开的。然而,冯诺依曼结构的低效已经成为阻碍人工智能和机器学习发展的主要障碍之一。而新兴的忆阻器器件不仅具备体积小、能耗低的特点,同时具有模拟生物神经突触的功能,因此被广泛应用于存储、计算,以及各种模拟神经形态的器件中,打破了冯诺依曼架构的瓶颈。基于金属/绝缘体/金属（metal/insulator/metal,MIM）叠层结构的传统忆阻器通常需要约几伏的电压才能在不同的电阻状态之间切换。若能把忆阻器的工作电压尽可能的降低,将会对此类器件的发展产生重大影响。为了实现低功耗或增强器件灵敏度的目的,目前已经提出了一些方案来降低工作电压,包括给绝缘体掺杂杂质离子增加缺陷浓度、探索具有强大缺陷迁移能力的绝缘体材料以及集中电场。本论文基于上述背景,仅选用ITO薄膜一种材料作为忆阻器材料,研究了横向结构及双层纵向结构两种忆阻器的阻变行为及器件在信息识别和记忆中的应用。本文的研究内容以及成果主要包括:（1）在基于ITO薄膜横向结构的忆阻器方面,电信号直接施加在单层ITO薄膜上,构成最简单的忆阻器结构。该器件需经历一个约5伏的电压,完成初始化过... 

【文章来源】：西南科技大学四川省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 忆阻器的研究背景
    1.2 忆阻器的结构
    1.3 忆阻器的材料体系
        1.3.1 阻变层材料
        1.3.2 电极材料
    1.4 忆阻器的阻变机制
        1.4.1 离子迁移
        1.4.2 电荷俘获
        1.4.3 热化学反应
    1.5 本论文的立意及研究内容
2 忆阻器件制备与表征方法
    2.1 忆阻器的制备方法
        2.1.1 磁控溅射设备
        2.1.2 电子束蒸发设备
    2.2 忆阻器的表征手段
        2.2.1 椭偏仪
        2.2.2 扫描电子显微镜
        2.2.3 原子力显微镜
        2.2.4 透射电子显微镜
        2.2.5 X 射线衍射仪
    2.3 忆阻器电学性能的测试
3 基于ITO薄膜的横向结构忆阻器的研究
    3.1 I-V特性研究
        3.1.1 ITO横向结构的I-V特征曲线
        3.1.2 探针尺寸与间距对器件性能的影响
        3.1.3 Au/ITO器件
    3.2 器件的表征测试
        3.2.1 扫描电子显微镜表征
        3.2.2 X射线能谱分析
        3.2.3 导电原子力显微镜分析
    3.3 机理分析
    3.4 本章小结
4 基于ITO薄膜的垂直结构忆阻器的研究
    4.1 器件的表征测试
        4.1.1 光学透过率测试
        4.1.2 SEM分析与X射线衍射分析
        4.1.3 透射电子显微镜(TEM)分析
    4.2 器件电学性能的研究
        4.2.1 电子束蒸发退火ITO的 I-V特性
        4.2.2 其他对照组ITO器件的I-V特性
        4.2.3 电子束蒸发退火ITO的器件稳定性
    4.3 机理分析
    4.4 器件的模拟应用
        4.4.1 用做模拟突触
        4.4.2 大电压下的图像记忆
        4.4.3 小电压下的图像记忆
    4.5 本章小结
5 结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于阻变效应非挥发性存储器的研究概述[J]. 陈心满,赵灵智,牛巧利.  材料导报. 2012(15)



本文编号：3175146