金属氧化物阻变存储器性能提升的方法和机理研究

发布时间：2021-03-07 11:45

　　随着半导体工艺技术的不断发展,市场对高密度、高速度、低功耗、低成本的非挥发存储器的需求日益增大。目前主流的Flash非挥发存储器由于自身结构的限制,在不断缩小的特征尺寸下面临严峻的挑战,比如浮栅氧化层厚度无法随器件尺寸的缩小而无限制的减薄等。因此,探索性能优越的下一代非挥发存储器成为存储器领域研究重中之重。新型存储器MRAM （磁阻存储器）、FeRAM（铁电存储器）、PRAM（相变存储器）等目前正受到广泛关注,然而这些存储器仍存在各自的缺点,均不能成为Flash真正的代替者。近年来,一种基于材料阻变性能的RRAM（阻变存储器）由于具有结构结构简单、缩微能力强、保持时间长、操作电压低以及与传统CMOS工艺兼容等优点受到了业界和学术界的关注。在众多具有阻变特性的材料中,二元金属氧化物材料又由于组分简单,性能稳定等优点被大量研究。然而,由于对阻变存储器的研究尚未成熟,在性能优化和机理研究方面仍需要大量的研究工作。本论文（?）、NiOx材料RRAM的性能优化出发,对金属氧化物材料NiOx和ZnO的阻变存储器性能提升方法做了系列工作。首先,从制备工艺的角度,分析了物理气相淀积方法制备NiOx的工... 

【文章来源】：复旦大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

1.1Flash存储器存储单元结构示意图

MRAM是指以磁电阴.性质来存储数据的随机存储器。它的数据存储介质也不是品体管，而是磁性体单元。目前应用最广泛的就是TMR(隧道磁阻)磁体。一个磁性体单元的原理结构如图1.2.2.2所示，类似于三明治，在两层磁性体之间包夹一层氧化铝介质层，一「层磁性体 (PinnedLayer)的磁场方向是固定的，上层磁性体 (FreeLayer)的磁场方向是可变的。单元的电阻率随着上下两层磁性体磁场方向的不同发生变化，方向一致时呈现低阻，方向相反时，呈现高阻。两种电阻状态即可代表数据“0”和“1”。只要外部磁场不改变，磁化的方向就不会变化，不像DRAM为了要保持数据需让电流不断流动，MRAM不需要刷新的操作。(2)优缺点从原理上来看

复月.大学硕}学位论文第一章绪论MIM)的简单三明治结构，如图1.3.1.1所示。在特定外加电信号下，图中介质层的阻值会发生变化，并且这种阻值变化发生后，阻值在电信号撤除后仍能够保持，形成稳定的阻值态，直到再施加另一特定大小的电信号使其阻值翻转到另一稳定的阻值态为止，此为“双稳态”。更重要的是，这种随电压产生的阻值变化是可逆的，在反复操作中，加一种电信号使阻值变小，加另一种大小的电信号即可恢复到高阻。阻变存储器正是基于这种快速的可逆的阻值转变实现“O”和“1”的切换。!nSUlatorAMetal图 13.1.1RRAM存储单元结构示意图[l0l根据所表现出的电流电压关系，RRAM的阻变特性可分为两大类:单极性阻变 (UnipolarSwitehing)和双极性阻变 (BipolarSwitching)，对应的l一V电学特性曲线如图1.3.1.2所示。 [[[---气气 4444444味味 111了了 SE丁1一U山J﹄口O VOltage(a)单极性阻变(b)双极性阻变图1.3.12两种阻变特性典刑1一v曲线图川]所谓unipofar单极性阻变特性(图 1.3.1.2(a))是指在连续的电压扫描下

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3069029