量子点掺杂Ga 2 O 3 忆阻器性能与物理机制研究
发布时间：2022-01-07 08:01
目前大数据时代已经来临,人们对移动电子器件便捷、高速、可携带的需求日益增长,因此非易失性存储器已被越来越多的学者所关注。传统的非易失性存储器,在技术和物理方面受到了一些限制和挑战,如:开关电压高、写入速度低、耐疲劳性差等问题。为了解决上述问题,科学家将目光转向新原理的非易失性存储器,其中忆阻器因具有简单的三明治结构,和开关速度快、存储密度大、功耗低等优点引起人们的广泛关注。然而,忆阻器的发展也面临着一些障碍:首先,忆阻器的开关电压呈现出非常宽泛的分布,影响了忆阻器在读写过程的实际应用,因此解决忆阻器开关电压弥散性问题变得尤为重要。此外,忆阻器因电导连续可以实现神经仿生,减少忆阻器在学习过程的迭代次数以及克服忆阻器在集成电路中寄生电流的问题也是当今亟待解决的热点。因此针对上述的几方面问题,本文研究了采用不同量子点材料改善Ga2O3薄膜忆阻器性能,并详细分析了相应的物理机制,还研究了基于Ga2O3薄膜的阈值开关器件,具体内容如下:一、利用量子点增强局域电场效应,采用自组装PbS量子点改善开关弥散性。通过...
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四种基本两端无源电路元件：电阻R，电容C，电感L，忆阻器M
第一章绪论3如果忆阻器件中的开关电压呈现出很大的变化或者模拟电阻状态重复性差，那么在人工神经计算中需要更多的培训时间，这大大提高了编程错误的可能性[9]。1.2.3阵列寄生电流忆阻器由于其结构简单十分有利于在半导体集成电路中应用。然而，由于阵列中器件之间的寄生电流的存在，尤其是在三维阵列集成过程中低阻状态器件之间的互相影响，增加了整个电路芯片的功耗，甚至增加了在数据读取时候误读的可能。图1-2展示了忆阻器阵列中寄生电流的电流方向。图1-2忆阻器阵列中寄生电流的电流方向.1.3现存问题的解决方法针对上述忆阻器器件面临的问题，研究者们主要从界面工程、功能材料的元素掺杂、改善器件结构和引入新兴的低维材料方面进行了改进[10-12]。其中，在功能层中掺杂其他物质起到了明显的效果。Y．Wang等人研究了Cu掺杂HfO2结构的忆阻特性。该器件具有良好性能，包括良好的耐久性、较长的保持时间、较快的工作速度和较大的存储窗口（ROFF/RON>107）[13]。并且，利用不同的限制电流，得到不同的电阻值。通过推测室温下的数据保留能力可以保持10年以上，为高性能多级RRAM的开发奠定了基矗X.F.Wang等人在ITO/HfO2/ITO结构的功能层和电极之间加入一层掺Pd的MoS2层，降低了开关电压，提高了器件的均匀性、稳定性，存储窗口放大了近30倍[14]。Yan等人利用传统的TiO2材料进行了银掺杂，实现了RRAM性能的改善和人工突
第二章实验仪器及实验材料简介7第二章实验仪器及实验材料简介2.1实验仪器简介2.1.1多靶位高真空磁控溅射系统图2-1磁控溅射示意图。本文的三项工作均使用磁控溅射设备制备Ti薄膜、Ga2O3薄膜、Ag电极和Pd电极。具体实验步骤如下：实验准备步骤完成后，将溅射室内抽真空至实验所需的备底真空值，本文实验中溅射Ga2O3薄膜时备底真空抽至5×10-4Pa开始正式的实验过程，溅射Ti薄膜、Ag电极和Pd电极时备底真空抽至2×10-4Pa开始正式的实验过程。首先向溅射室内充入惰性气体Ar，生长氧化物时向溅射室内充入Ar和O2至实验所需气压，本文中金属材料的生长气压为1Pa，直流功率为10W；氧化物材料生长气压为3Pa，交流功率为80W。根据不同材料调节溅射功率，使溅射室内两极存在一个与之正交的磁场，电子同时受到电场力和洛伦兹力的作用，做螺旋运动，Ar离子撞击靶材，靶材表面材料受到撞击后，做与Ar离子方向相反的运动，最终在基底上沉积一层薄膜。溅射室内示意图如图2-1所示。2.1.2匀胶机
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于CS32F0XX芯片的ADC测试结构的优化方法及其FPGA实现[J]. 王月玲,杨晓刚,鲍宜鹏. 电子与封装. 2018(08)
[2]山东技术产权交易“蛋糕”能做多大[J]. 张守谋. 科技信息. 2001(12)
本文编号：3574160
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四种基本两端无源电路元件：电阻R，电容C，电感L，忆阻器M
第一章绪论3如果忆阻器件中的开关电压呈现出很大的变化或者模拟电阻状态重复性差，那么在人工神经计算中需要更多的培训时间，这大大提高了编程错误的可能性[9]。1.2.3阵列寄生电流忆阻器由于其结构简单十分有利于在半导体集成电路中应用。然而，由于阵列中器件之间的寄生电流的存在，尤其是在三维阵列集成过程中低阻状态器件之间的互相影响，增加了整个电路芯片的功耗，甚至增加了在数据读取时候误读的可能。图1-2展示了忆阻器阵列中寄生电流的电流方向。图1-2忆阻器阵列中寄生电流的电流方向.1.3现存问题的解决方法针对上述忆阻器器件面临的问题，研究者们主要从界面工程、功能材料的元素掺杂、改善器件结构和引入新兴的低维材料方面进行了改进[10-12]。其中，在功能层中掺杂其他物质起到了明显的效果。Y．Wang等人研究了Cu掺杂HfO2结构的忆阻特性。该器件具有良好性能，包括良好的耐久性、较长的保持时间、较快的工作速度和较大的存储窗口（ROFF/RON>107）[13]。并且，利用不同的限制电流，得到不同的电阻值。通过推测室温下的数据保留能力可以保持10年以上，为高性能多级RRAM的开发奠定了基矗X.F.Wang等人在ITO/HfO2/ITO结构的功能层和电极之间加入一层掺Pd的MoS2层，降低了开关电压，提高了器件的均匀性、稳定性，存储窗口放大了近30倍[14]。Yan等人利用传统的TiO2材料进行了银掺杂，实现了RRAM性能的改善和人工突
第二章实验仪器及实验材料简介7第二章实验仪器及实验材料简介2.1实验仪器简介2.1.1多靶位高真空磁控溅射系统图2-1磁控溅射示意图。本文的三项工作均使用磁控溅射设备制备Ti薄膜、Ga2O3薄膜、Ag电极和Pd电极。具体实验步骤如下：实验准备步骤完成后，将溅射室内抽真空至实验所需的备底真空值，本文实验中溅射Ga2O3薄膜时备底真空抽至5×10-4Pa开始正式的实验过程，溅射Ti薄膜、Ag电极和Pd电极时备底真空抽至2×10-4Pa开始正式的实验过程。首先向溅射室内充入惰性气体Ar，生长氧化物时向溅射室内充入Ar和O2至实验所需气压，本文中金属材料的生长气压为1Pa，直流功率为10W；氧化物材料生长气压为3Pa，交流功率为80W。根据不同材料调节溅射功率，使溅射室内两极存在一个与之正交的磁场，电子同时受到电场力和洛伦兹力的作用，做螺旋运动，Ar离子撞击靶材，靶材表面材料受到撞击后，做与Ar离子方向相反的运动，最终在基底上沉积一层薄膜。溅射室内示意图如图2-1所示。2.1.2匀胶机
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于CS32F0XX芯片的ADC测试结构的优化方法及其FPGA实现[J]. 王月玲,杨晓刚,鲍宜鹏. 电子与封装. 2018(08)
[2]山东技术产权交易“蛋糕”能做多大[J]. 张守谋. 科技信息. 2001(12)
本文编号：3574160
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