基于氧化锌薄膜以及多层黑磷薄膜的阻变存储器件研究

发布时间：2021-05-31 14:47

　　随着信息时代的来临,面对日常生活中爆炸式增长的数据,如何进一步提高半导体存储器的存储性能,比如更高的存储密度、更快的运行速度、更低的器件功耗,更便宜的价格,这些成为了存储器领域的核心问题。而在众多新型的非易失性存储器中,阻变式存储器是一种有潜力将尺寸下降到10 nm以下,运行速度达到亚纳秒级别,功耗小于0.lpJ,具有超高耐久性的新型存储器。另外,随着二维材料研究的深入,人们尝试利用二维材料来制备阻变存储器,直接利用二维材料或者其衍生材料作为工作层,充分利用二维材料的特性,器件性能得到了提升。因此,本论文主要制备并研究了基于ZnO薄膜的阻变存储器。通过改变ZnO阻变存储器的电极材料,电极尺寸,ZnO薄膜厚度等参数,系统研究了这些因素对器件性能的影响,结果表明Ag（3 0nm）/ZnO（～90nm）/Pt器件具有最优的存储性能。根据不同制备参数下器件表现出的开关行为,探究了ZnO阻变存储器的存储机制,我们认为Ag/ZnO/Pt器件中金属导电通道机制和氧空位导电通道机制是共存的。本论文还制备并研究了基于多层黑磷薄膜的阻变存储器。Ag/BP/Au器件set过程不明显,reset电压比较稳定,... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．?３?（ａ）?—个单元ＦｅＲＡＭ的结构示意图［１４］，?（ｂ）?Ｓｉ掺杂的１０ｎｍ厚的Ｈｆ０２电滯??回线［１５］??

?第一章绪论??是一层薄的绝缘体，如图１．４所示。我们可以通过调节外部磁场来控制这两个铁磁性??材料内的磁化方向。如果两个材料内的磁化方向是平行的，则电子更容易隧穿过绝缘??层，如果两个材料内的磁化方向是反平行的，电子想要隧穿过绝缘层相对困难。所以，??我们可以通过调节外部磁场得到平行和反平行的磁化方向，从而使ＭＴＪ在高电阻状??态和低电阻状态之间切换，完成存储器“０”，“１”状态的写入［４］。??Ｕｐｐｅｒ?ｃｏｎｔａｃｔ??Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ??Ｌｏｗｅｒ?ｃｏｎｔａｃｔ??Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??图１．４磁性隧道结的结构示意图［４］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｄｉａｇｒａｍｍａｔｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ａ?ＭＴＪ［４】．??１．２．４相变存储器（ＰＣＲＡＭ）??ＰＣＲＡＭ是基于一系列硫族化合物的一祌新型非易失性存储器。这一系列硫族化??合物具有可以同时存在于两个不同的相态的特性（如晶体和非晶体）。一个基??础的ＰＣＲＡＭ单元的结构是一种类似电容器的三明治结构，由顶电极，硫族化合物半??导体薄膜和底电极组成，如图１．５所示。其中最常用的硫族化合物材料是Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５??和Ｓｂ２Ｔｅ３。但为了提高器件的运行速度和热稳定性，会对这些硫族化合物进行氧或??者氮的掺杂。硫族化合物在晶体状态下电阻很小

１．３．１结构和开关特性??一个ＲＲＡＭ单元是一种三明治立体结构，由金属／绝缘体（或者半导体）／金属构??成，如图１．６?（ａ）所示。这种简单的结构使得它可以很容易被集成在小规模的交叉阵??列上，而且如果通过将交叉阵列垂直堆叠成三维结构，有望可以进一步减小存储器器??件的尺寸［２４］。??ＲＲＡＭ的内在物理现象是器件电阻率的变化，也就是说，器件在外加电场下，可??以在高电阻状态（ＨＲＳ，或者说是ＯＦＦ状态）和低电阻状态（ＬＲＳ，或者说是ＯＮ状??态）下自由切换。器件由ＨＲＳ切换到ＬＲＳ的过程被称为ｓｅｔ过程，其中ＨＲＳ切换到??ＬＲＳ的瞬间所对应的电压被称为ｓｅｔ电压（Ｖｓｅｔ）。同样地，器件由ＬＲＳ切换到ＨＲＳ??的过程被称为ｒｅｓｅｔ过程，ＬＲＳ切换到ＨＲＳ的瞬间所对应的电压称为ｒｅｓｅｔ电压（Ｖｒｅｓｅｔ）。??６??

【参考文献】：
期刊论文
[1]动态随机存储器器件研究进展[J]. 吴俊,姚尧,卢细裙,王鹏飞.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2016(10)
[2]铁电存储器工作原理和器件结构[J]. 马良.  电子与封装. 2008(08)



本文编号：3208456