基于氧化钛基阻变存储器耐受性的研究以及优化

发布时间：2017-08-31 04:07

  本文关键词：基于氧化钛基阻变存储器耐受性的研究以及优化

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【摘要】：随着科技的发展以及便携式设备的普及,针对存储器及其相关技术的研究正在以低功耗、高集成度和读写速度等作为目标而快速发展。但是由于漏电流和尺寸之间存在着不可调和的矛盾,使得目前普遍使用的Flash存储器工艺达到技术节点。在这种背景下,阻变存储器作为新一代非挥发性存储器脱颖而出,获得大量研究者的关注。但其研究的时间较短,仍存在阻变机理不清楚,高、低阻态阻值一致性不好以及Endurance(耐受性)降级等问题。因此,本论文以Ti Ox材料体系为研究对象,利用反应磁控溅射以及电子束蒸发等手段制备出Al、Cu、Ti N/Ti Ox/Pt结构,通过B1500A和温控台测试其电学特性,并进行理论分析。首先,通过改变不同顶电极诱导出不同的阻变机理,Ti N、Cu顶电极诱导出细丝机制的阻变机理,Al电极诱导出SCLC的传输机理。并比较它们的Endurance,就高、低阻态的一致性为标准,可以看出SCLC型阻变要优于细丝机制型阻变,且Ti N顶电极结构要优于Cu顶电极结构,这可能和阻变过程中粒子移动对器件的影响程度有关。在此其中,可以看出,不同的电极主要通过功函数和表面反应形成不同的界面接触,这些界面接触通过对外界电子注入的不同阻碍作用,表现出不同的阻变机理,实现不同的阻变机理。其次,以上部分优化的电子型阻变-Al顶电极结构为研究对象,结合SCLC传输机理,以及I-V拟合,研究其Endurance降级(主要是高阻态减少)原因。可以得出,在阻变过程中,器件的陷阱被填充是导致Endurance降级的主要原因。之后,测试其高阻态减少倍率和Vset、Vreset之间的关系,可以看出,这些陷阱主要是以电子型的填充为主。据此,提出改变操作方式和电极的方式,对其Endurance进行调节、优化。总而言之,本文主要研究了不同顶电极材料对Ti Ox基阻变存储器阻变机理的影响,并比较了不同机理下的Endurance情况,且对电子型阻变-Al结构的Endurance降级进行分析以及调节,为了解顶电极和阻变机理的关系以及Endurance的优化提供了经验。还为Ti Ox基阻变存储器的研究以及产业化,起到一定的指导作用。
【关键词】：阻变存储器 顶电极 耐受性 电子型阻变 离子型阻变
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 存储器发展现状9-10
• 1.1.2 新型非挥发性存储器10-11
• 1.2 阻变存储器11-19
• 1.2.1 阻变存储器的基本概念12-14
• 1.2.2 阻变存储器的阻变机理14-19
• 1.2.3 TiO_x阻变存储器的研究现状19
• 1.3 论文选题意义及研究的内容和方法19-21
• 第二章 阻变存储器件的制备以及表征、测试21-27
• 2.1 阻变存储器的制备21-23
• 2.1.1 电极的制备-溅射设备、电子束蒸发设备21-23
• 2.1.2 氧化钛薄膜的制备-溅射设备23
• 2.2 薄膜及阻变器件的测试、表征设备23-27
• 2.2.1 四探针测试仪23-24
• 2.2.2 原子力显微镜24-25
• 2.2.3 XRD25
• 2.2.4 电学特性测试仪器25-27
• 第三章 不同顶电极对器件Endurance的影响27-40
• 3.1 阻变器件的制备阶段27-30
• 3.1.1 TiO_x的制备和表征27-28
• 3.1.2 TiN电极的优化28-30
• 3.2 不同顶电极对TiO_x阻变存储器的影响30-38
• 3.2.1 Ti N/TiO_x/Pt器件的阻变特性31-34
• 3.2.2 Cu/TiO_x/Pt器件的阻变特性34-36
• 3.2.3 Al/TiO_x/Pt器件的阻变特性36-38
• 3.3 TiN、Cu、Al/TiO_x/Pt三种结构Endurance的对比38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 RRAM器件耐受性失效机理分析及优化40-47
• 4.1 Endurance的基本概念40-41
• 4.2 基于Al/TiO_x/Pt结构Endurance失效机理分析41-43
• 4.3 ATP结构Endurance的改良方法43-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 总结与展望47-48
• 参考文献48-52
• 发表论文和科研情况说明52-53
• 致谢53-54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李颖_";刘明;龙世兵;刘琦;张森;王艳;左青云;王琴;胡媛;刘肃;;基于I-V特性的阻变存储器的阻变机制研究[J];微纳电子技术;2009年03期

2 李明;宓一鸣;言智;季鑫;;薄膜材料的制备与表征方法研究进展[J];上海工程技术大学学报;2012年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王兰兰;TiO_2薄膜的制备及其MIT特性研究[D];天津理工大学;2011年

2 王浩杰;氮化钛薄膜的磁控溅射研究[D];南京理工大学;2007年

3 刘晓昱;氧基阻变存储器阻变机理和耐久性失效研究[D];山东大学;2013年

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本文编号：763344