基于氧化铝薄膜的阻变存储器特性与亚能带传输机理研究

发布时间：2017-10-23 05:26

  本文关键词：基于氧化铝薄膜的阻变存储器特性与亚能带传输机理研究

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【摘要】：Flash是目前应用最广泛的非易失性存储器,由于存在器件间耦合的问题,限制了其尺寸的进一步减小,急需寻找可替代的新型非易失性存储器,以满足信息技术发展的需要。阻变随机存储器(RRAM)作为新型非易失存储器的一种,具备着结构简易、集成度高、功耗低、转换速率快、微缩性好等优势,成为当前的研究热点之一。氧化铝是CMOS技术中重要的介质材料,氧化铝基RRAM具有极大的潜力。本文研究了Ag/Al_xO_y/P-Si结构的阻变特性及其状态转换机理。本文首先回顾了半导体存储器的发展及其特点,介绍了目前确定的阻变随机存储器的状态转换机制。然后利用原子层沉积技术(ALD)沉积氧化铝薄膜,溅射法制备金属银电极。通过Ⅰ-Ⅴ特性曲线测试表征了存储能力,用X射线光电子能谱(XPS)分析氧化铝薄膜结构特点。最后,根据其结构特点,采用亚能带(sub-band)模型很好的解释了在Ag/Al_xO_y/P-Si结构的RRAM状态转换机制。测试表面,Ag/Al_xO_y/P-Si器件在不同尺寸下都表现出典型的双极性、无Forming电压特点,器件参数具有离散性。温变特性中开态电阻(Ron)表现出类半导体特性,从而确定了sub-band传导机制的合理性。
【关键词】：阻变随机存储器 原子层沉积法(ALD) Al_xO_y 亚能带(sub-band)模型
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-23
• 1.1 半导体存储器8-13
• 1.1.1 传统的Flash存储器9-10
• 1.1.2 新型非易失随机存储器10-13
• 1.2 阻变随机存储器的研究简介13-16
• 1.2.1 阻变随机存储器的基本结构13-14
• 1.2.2 阻变随机存储器的电学特性14-15
• 1.2.3 阻变随机存储器材料应用的发展15-16
• 1.3 阻变随机存储器的阻变机制16-21
• 1.3.1 氧空位模型16-17
• 1.3.2 金属细丝模型17-20
• 1.3.3 肖特基发射机制20-21
• 1.3.4 Pool-Frenkel(P-F)导电机制21
• 1.3.5 空间电荷限制电流(SCLC)机制21
• 1.4 基于Al_xO_y阻变存储器的研究意义21-23
• 2 器件制备及表征方法23-28
• 2.1 器件制备23-25
• 2.1.1 原子层沉积法制备介质层23-25
• 2.1.2 溅射法制备金属电极25
• 2.2 阻变存储器的表征方法25-28
• 2.2.1 I-V特性曲线测试25-26
• 2.2.2 X射线光电子能谱(XPS)测试26-28
• 3 Ag/Al_xO_y/P-Si阻变存储器的测试结果与分析28-34
• 3.1 Ag/Al_xO_y/P-Si器件测试过程28
• 3.2 器件的电学特性分析28-32
• 3.2.1 I-V特性曲线28-29
• 3.2.2 不同电极面积下的开态电阻和关态电阻29-30
• 3.2.3 温度对器件I-V电学特性的影响30-31
• 3.2.4 Al_xO_y薄膜的X射线光电子谱31-32
• 3.3 本章小结32-34
• 4 Ag/Al_xO_y/P-Si器件的亚能带传输机理分析34-41
• 4.1 Ag/Al_xO_y/P-Si器件的能带图分析34-36
• 4.2 Ag/Al_xO_y/P-Si器件的传输路径分析36-38
• 4.3 Ag/Al_xO_y/P-Si器件内部电荷传输机理分析38-40
• 4.4 本章小结40-41
• 结论41-42
• 参考文献42-45
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况45-46
• 致谢46-47

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 ;Nonvolatile resistive switching memories-characteristics,mechanisms and challenges[J];Progress in Natural Science:Materials International;2010年01期

2 徐迎晖;;磁电阻随机存储器MRAM的原理与应用[J];电子技术;2006年03期

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本文编号：1081817