二元金属氧化物忆阻器制备及关键特性研究

发布时间：2023-05-07 19:04

　　忆阻器(Memristor)作为第四种基本电路元件,被广泛应用于信息存储、逻辑运算、神经网络、机器学习等众多领域,成为现今研究热点。其中二元金属氧化物因其成分简单、兼容性好、成本低等优势是目前忆阻器阻变材料的研究热点,而HfO₂基忆阻器因发现具有良好的抗疲劳性(¹0¹²)、保持特性、较快的擦写速度(ⁿs)、较低的操作电压(<0.5V)等优异特性能得到了人们的广泛关注。首先,采用磁控溅射法(MS)、热原子层沉积法(TALD)和等离子体原子层沉积法(PEALD)三种方法制备HfO₂薄膜,并研究了不同工艺参数对薄膜沉积速率和薄膜性能的影响,其中,随着溅射功率的增加,MS-HfO₂薄膜的沉积速率逐渐增大,在120W的射频功率下,薄膜均匀性最好;随着沉积温度的升高,TALD-HfO₂薄膜的沉积速率以150℃呈现先增大后减小趋势,在150℃下薄膜质量最高;PEALD-HfO₂薄膜随着沉积温度升高,沉积速率逐渐减小。15...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究的背景与意义
    1.2 忆阻器简介
    1.3 忆阻器研究进展
        1.3.1 阻变机理
        1.3.2 材料体系
        1.3.3 关键特性
        1.3.4 HfO₂基忆阻器研究现状
    1.4 本文的立题依据与创新
    1.5 本文的结构安排
第二章 忆阻器的制备与测试方法
    2.1 忆阻器的制备方法
        2.1.1 阻变介质层制备方法
        2.1.2 电极层制备方法
    2.2 忆阻器测试与表征方法
        2.2.1 薄膜表征方法
        2.2.2 电学测试系统
    2.3 本章小结
第三章 MS/TALD/PEALD-HFO₂薄膜的制备
    3.1 MS-HfO₂薄膜的制备
        3.1.1 制备流程
        3.1.2 溅射功率对薄膜生长速率的影响
        3.1.3 MS-HfO₂薄膜的表征
    3.2 TALD-HfO₂薄膜的制备
        3.2.1 制备流程
        3.2.2 沉积温度对薄膜生长速率的影响
        3.2.3 TALD-HfO₂薄膜的表征
    3.3 PEALD-HfO₂薄膜的制备
        3.3.1 制备流程
        3.3.2 PEALD-HfO₂薄膜的表征
    3.4 MS/TALD/PEALD-HfO₂薄膜性能比较
    3.5 本章小结
第四章 AU/TI/HFO₂/AU忆阻器制备及其特性研究
    4.1 Au/Ti/HfO₂/Au忆阻器的构建
    4.2 Au/Ti/HfO₂/Au忆阻器关键特性研究
        4.2.1 I-V特性
        4.2.2 存储窗口
        4.2.3 耐疲劳性
        4.2.4 保持特性
    4.3 不同电极结构HfO₂基忆阻器性能比较
    4.4 本章小结
第五章 忆阻器测试电路的设计
    5.1 测试电路设计
    5.2 仿真结果与分析
        5.2.1 换向和读写操作仿真
        5.2.2 限流模块仿真
        5.2.3 测试模块仿真
    5.3 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 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：3811157