基于石墨烯/NiO界面的RRAM阻变特性的研究

发布时间：2022-07-13 20:48

　　智能产品不断更迭换代致使人们对存储器的性能要求也越来越高,传统的存储器已经不能满足人们的需求。为此,各种新型存储器便应运而生。其中,阻变存储器因其结构简单、擦写速度快、功耗低、兼容传统CMOS工艺,引起了人们的广泛关注。但因阻变层和电极较厚的问题没有得到有效解决,目前RRAM的体积并没有被明显缩小,人们对RRAM的超低功耗和超高集成度的研究也比较少。石墨烯因其卓越的性能越来越受到人们的青睐,并且在RRAM中的应用也越来越多。其中,石墨烯/NiO/石墨烯结构的RRAM被发现具有大幅缩小器件体积和大幅降低功耗的优点。但不同的石墨烯晶向与NiO形成的界面是否会影响RRAM器件的性能,以及哪一晶面的石墨烯与氧化镍结合最好,人们尚不清楚。因此本文从微观层次利用第一性原理的手段探讨不同晶面石墨烯与NiO结合后的特性及不同晶面的石墨烯对阻变特性的影响,从而找出比较理想的石墨烯晶相。为此,通过第一原理研究了用于构造RRAM器件的六种石墨烯/NiO界面,即通过切面区分的扶手型石墨烯（aGNR）和两种锯齿形石墨烯（zGNR,zGNRl）分别与单层和双层NiO构成的六种石墨烯/Ni0<001>界... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 非易失性存储器发展趋势
        1.2.1 相变存储器(PCM)
        1.2.2 铁电存储器(FRAM)
        1.2.3 磁阻存储器(MRAM)
    1.3 阻变存储器的发展历程和研究现状
    1.4 本文的主要内容和研究意义
第二章 RRAM的工作原理与阻变机制
    2.1 RRAM的工作原理
        2.1.1 双极型RRAM
        2.1.2 单极型RRAM
    2.2 RRAM的电阻转变机制
        2.2.1 电化学机制
        2.2.2 化合价变化机制
        2.2.3 热化学效应机制
    2.3 本文的研究方法和工具
    2.4 本章小结
第三章 石墨烯/NiO界面体系性质研究
    3.1 结构模型和计算方法
    3.2 石墨烯/氧化镍界面稳定性分析
        3.2.1 石墨烯/氧化镍界面的畸变
        3.2.2 石墨烯/氧化镍界面结合的紧密程度
    3.3 石墨烯/氧化镍界面电子特性分析
        3.3.1 界面体系中界面处成键特点分析
        3.3.2 界面体系的态密度分析
    3.4 本章小结
第四章 石墨烯/NiO/石墨烯结构阻变特性研究
    4.1 结构模型和计算方法
    4.2 器件模型的阻变特性分析
        4.2.1 器件模型I-V曲线特征分析
        4.2.2 不同阻态下的模型结构分析
    4.3 不同尺寸的阻变层对器件性能的影响
        4.3.1 不同尺寸石墨烯/NiO/石墨烯模型的建立
        4.3.2 不同NiO尺寸下导电细丝形成机理分析
        4.3.3 各个器件模型电流电压关系分析
    4.4 界面处掺杂对器件性能的影响
    4.5 本章小结
第五章 工作总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
图表目录
致谢
攻读学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]非易失半导体存储器技术[J]. 刘明.  光学与光电技术. 2016(05)
[2]氧化镍薄膜阻变特性研究进展[J]. 李建昌,王玉磊,侯雪艳,徐彬,巴德纯.  真空科学与技术学报. 2013(12)
[3]阻变存储器复合材料界面及电极性质研究[J]. 杨金,周茂秀,徐太龙,代月花,汪家余,罗京,许会芳,蒋先伟,陈军宁.  物理学报. 2013(24)
[4]基于原子力显微镜的石墨烯可控裁剪方法研究[J]. 张嵛,刘连庆,席宁,王越超,董再励.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2012(04)
[5]Ag/CuO复合材料界面稳定性的第一性原理计算[J]. 周晓龙,冯晶,曹建春,陈敬超,孙加林,杜晔平,于杰,杜焰,杨宁.  中国有色金属学报. 2008(12)
[6]半导体外延层晶格失配度的计算[J]. 何菊生,张萌,肖祁陵.  南昌大学学报(理科版). 2006(01)



本文编号：3660744