氧化非晶碳基阻变存储器的机理和性能研究

发布时间：2021-07-03 18:01

　　随着传统CMOS器件的性能指标正在接近其物理极限,一方面,通过进一步缩小器件特征尺寸以增加传统半导体存储器,例如闪存的存储容量的方法将受到限制,另一方面,随着闪存特征尺寸的缩小,栅氧化层的厚度和浮栅的尺寸也将缩小,导致出现诸如电介质击穿和存储的电荷数量过少以至于不能区分所存储的信息等一系列问题。而且,随着人们对信息存储器性能的要求越来越高,闪存较长的开关时间（?s量级）和较少的可擦写次数（10⁶量级）已经不能满足人们的需求。因此,在过去的几十年里,人们提出了几类存储机制各异的新型非易失性器件,如相变存储器、磁存储器、铁电存储器和阻变存储器等。其中,阻变存储器因结构简单和易于三维集成等优点受到了广泛的关注。阻变存储器的存储介质所涵盖的材料范围十分广泛,包括各类无机物和有机物,其中碳基材料因构成简单、化学性质稳定和具有生物兼容性等优点引起了人们极大的研究兴趣。但是,对于阳离子基阻变存储器,溅射制备的纯碳材料低的电阻率以及一般情况下碳基阻变存储器较差的高温保持特性,阻碍了这类器件的发展。对于阴离子基阻变存储器,碳基材料的阻变机制依然不清楚。另外,研究阻变存储器的失效机制... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

闪存的（a）结构示意图和（b）工作原理图

闪存的基本工作原理是基于浮栅对于电子电荷的俘获与释放。如图 浮栅从沟道中俘获电子以后，将产生相应的电场，造成栅极的阈值电压）较大，将其记为逻辑“1”；当这些俘获电子从浮栅逃逸后，栅极压变小，将其记为逻辑“0”。通过浮栅对电子可逆的俘获与释放，栅电压随之可逆地在较小值与较大值之间变化，且该阈值电压不会在掉电变化，故闪存具有非易失性存储二进制信息的能力[8]。随着 CMOS 工艺接近其物理极限，依靠进一步缩小闪存的特征尺寸来密度的途径受阻，而且，器件尺寸的不断缩小，要求闪存的栅氧化层的栅的尺寸亦随之缩小，会导致诸如电介质击穿等一系列问题。为了突破储密度上限，如 1.1 节所述，人们提出了几种基于不同工作原理的新型存储器，包括相变存储器、磁存储器、铁电存储器和阻变存储器等。新型非易失性存储器1 铁电存储器（Ferroelectric RAM, FRAM）

硕士学位论文 氧化非晶碳基阻变储存器的机理和胞内的某个原子可以位于上、下两个位置，而且该原子可以在在。假设该原子的初始位置在下，当有合适的外电场施加于铁该原子会从下面的位置跃迁至上面的位置。这时，铁电材料具和极化强度，极化方向可记为向上；当与上述方向相反的合适存储器两端时，该原子将从上面的位置跃迁回下面的位置。此具有一定的极化方向和极化强度，将这时的极化方向记为向下变化下，铁电材料的极化方向也将在向上和向下之间可逆地转向向上记为“0”，向下记为“1”，则铁电存储器具有非易失功能。存储器（Magnetoresistive RAM, MRAM）

【参考文献】：
博士论文
[1]氧化还原类阻变存储器的机理探讨和性能调控及逻辑应用[D]. 高双.清华大学 2016

硕士论文
[1]纳米结构硅、锗材料的制备及其储锂性能研究[D]. 白帅.兰州大学 2017



本文编号：3263079