用于电阻开关存储器的新型介质薄膜和工艺的研究
发布时间：2020-07-11 01:19
【摘要】：随着便携式电子产品的飞速发展,传统硅基存储器将无法满足巨大的市场需求以及高密度低成本的要求,所以目前存储器产业界和世界各地的研究小组掀起新一轮的新型存储器的开发热潮。基于铁电、磁阻和相变材料的新型存储器件相应得到开发和利用,并且已经实现了小规模市场化。但是复杂的制备工艺和高昂的成本仍然制约着这些新兴技术的全面市场化进程。为了制备具有低成本、工艺简单、良好的存储性能和可靠的通用存储器,现在一种新型的基于电阻开关的存储器件引起了广泛的关注,目前主要集中在两元过渡金属氧化物薄膜材料的研究上,由于其优良的存储性能,被寄予为2013年之后新一代存储器的强力竞争者。 本文中,我们利用界面化学反应法制备了三种可用于电阻开关存储器的新型介质薄膜,并对介质薄膜进行了初步研究,然后通过探索和优化制备工艺来提高存储器件的性能,得到了两类具有良好的非易失性存储器件。同时我们利用表征手段对薄膜的成分进行了分析,提出了薄膜的成膜机理。并且利用电流拟合方法,深入分析了器件在电场作用的开关机制。虽然此项技术仍然处于初步的探索阶段,但是为制备低成本高性能的新型电阻开关存储器开辟了新的思路。本文的具体内容可概括为: 1、研究了利用固固界面反应制备的CuSCN的复合薄膜,利用各种表征手段分析了薄膜的组成,制备了基于该复合半导体薄膜的M—S—M器件,发现该器件表现出良好的可写可擦电双稳特性。并且对薄膜的成膜过程提出了合理反应机制以及利用filament模型解释了器件的开关机制。 2、采用铜膜在(SCN)_2溶液中固液界面反应的方法制备了基于二硫氰前体的功能介质薄膜,排除了固固反应中KOH有害杂质的影响。通过优化浓度和时间参数,改善薄膜质量,制备了高性能的电双稳存储器件。基于该化学工艺法制备的复合薄膜器件,可以实现连续400次无错误写读擦读循环,状态比可达10000倍。 3、利用界面反应自组装的方法制备了Cu-DMcT配位聚合物薄膜,发现该薄膜表现出优良的一次写入多次读取的性能。通过优化溶剂、浓度和浸泡时间参数组合,改善了WORM的存储性能。器件的状态比可达10的7次方,而且表现出良好的信息维持时间,并且对器件的跳变过程进行了拟合分析。
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP333
【图文】：
图1.2MRAM的典型器件结构和电阻1.33相变随机存储器件(PRAM)PRAM是基于奥弗辛斯基效应开发的新型存先描述了基于相变理论的存储器:材料由非晶状程中，其非晶态和晶态呈现不同的反光特性和电晶态分别代表1和O实现信息的存储。主要存储元或三元化合物薄膜[20]。其优点是易于减小单元读写速度和次数不如FeRAM和MRAM，同时如个技术难题。另外PRAM的存储单元虽小，结构路面积较大，因此较大的芯片面积和相对高的生颈。
Ma图1.2MRAM的典型器件结构和电阻与磁场的关系曲线随机存储器件(PRAM)是基于奥弗辛斯基效应开发的新型存储器。奥弗辛斯基于相变理论的存储器:材料由非晶状态变成晶体，再变回晶态和晶态呈现不同的反光特性和电阻特性。因此可以利表1和O实现信息的存储。主要存储介质是以Ge、Sb、合物薄膜[20]。其优点是易于减小单元尺寸，电阻变化率次数不如FeRAM和MRAM，同时如何稳定维持其驱动。另外PRAM的存储单元虽小，结构如图1.3所示，但需，因此较大的芯片面积和相对高的生产成本也成为阻碍
多材料中均发现了电致电阻开关效应，并将其应用于存储器领域。与其他新型存储器件相比，RRAM表现出优良的存储特性，如非破坏性读取、较低的操作电压、较高的擦写速度、结构简单(如图1.4)、O可Off状态比大以及稳定的高低状态维持时间等等。因此，目前RRAM引起了研究人员的广泛关注，被认为是下一代存储器的强有力的竞争者。现在应用于RRAM的介质材料主要包括三大类。一是二元过渡金属氧化物，如Nio[24]、Tiox[25]、znoZ[26]、zroZ[27]、euxo[2，]和Nb205[29〕等等。早期对过渡金属氧化物的研究，主要是寻找具有更优良介电特性的栅极氧化物材料。后来发现这些氧化物的电特性具有应用于电阻开关存储的巨大潜力。目前一大批韩国科学家对Nio材料进行了深入研究，取得很好的电存储性能和可靠性。二是一系列具有钙钦矿结构的氧化物，如PbTio3[30]、c卜d叩edsrzro3I3’]、sr卫03[
本文编号：2749746
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP333
【图文】：
图1.2MRAM的典型器件结构和电阻1.33相变随机存储器件(PRAM)PRAM是基于奥弗辛斯基效应开发的新型存先描述了基于相变理论的存储器:材料由非晶状程中，其非晶态和晶态呈现不同的反光特性和电晶态分别代表1和O实现信息的存储。主要存储元或三元化合物薄膜[20]。其优点是易于减小单元读写速度和次数不如FeRAM和MRAM，同时如个技术难题。另外PRAM的存储单元虽小，结构路面积较大，因此较大的芯片面积和相对高的生颈。
Ma图1.2MRAM的典型器件结构和电阻与磁场的关系曲线随机存储器件(PRAM)是基于奥弗辛斯基效应开发的新型存储器。奥弗辛斯基于相变理论的存储器:材料由非晶状态变成晶体，再变回晶态和晶态呈现不同的反光特性和电阻特性。因此可以利表1和O实现信息的存储。主要存储介质是以Ge、Sb、合物薄膜[20]。其优点是易于减小单元尺寸，电阻变化率次数不如FeRAM和MRAM，同时如何稳定维持其驱动。另外PRAM的存储单元虽小，结构如图1.3所示，但需，因此较大的芯片面积和相对高的生产成本也成为阻碍
多材料中均发现了电致电阻开关效应，并将其应用于存储器领域。与其他新型存储器件相比，RRAM表现出优良的存储特性，如非破坏性读取、较低的操作电压、较高的擦写速度、结构简单(如图1.4)、O可Off状态比大以及稳定的高低状态维持时间等等。因此，目前RRAM引起了研究人员的广泛关注，被认为是下一代存储器的强有力的竞争者。现在应用于RRAM的介质材料主要包括三大类。一是二元过渡金属氧化物，如Nio[24]、Tiox[25]、znoZ[26]、zroZ[27]、euxo[2，]和Nb205[29〕等等。早期对过渡金属氧化物的研究，主要是寻找具有更优良介电特性的栅极氧化物材料。后来发现这些氧化物的电特性具有应用于电阻开关存储的巨大潜力。目前一大批韩国科学家对Nio材料进行了深入研究，取得很好的电存储性能和可靠性。二是一系列具有钙钦矿结构的氧化物，如PbTio3[30]、c卜d叩edsrzro3I3’]、sr卫03[
【引证文献】
相关硕士学位论文 前3条
1 杨治杰;热处理对TiO_2薄膜微观结构及催化性能的影响[D];湖北工业大学;2012年
2 韩志慧;p-CuSCN薄膜的制备及其性能的研究[D];南昌大学;2012年
3 王鹏飞;基于界面自组装薄膜的电存储器件的研究[D];复旦大学;2012年
本文编号：2749746
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