【摘要】：近年來,憶阻器因其獨特的阻變電學(xué)特性使其在存儲器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中有著良好的應(yīng)用前景。要想實現(xiàn)大規(guī)模的存儲和更加復(fù)雜的功能,憶阻單元的大規(guī)模集成必不可少,憶阻器因其簡單的二端結(jié)構(gòu)能夠方便的使用交叉陣列的方式實現(xiàn)高密度集成,但是制作成為大規(guī)模陣列之后,各個單元之間存在性能參數(shù)的不一致性問題,原因來自于沉積薄膜中存在的晶界和各種缺陷,因此本論文提出一種基于單晶阻變薄膜的方法來制備憶阻交叉陣列的方案,利用單晶薄膜結(jié)構(gòu)、性能一致性高的優(yōu)點,從材料上提高各憶阻單元性能的一致性。本文使用離子注入剝離技術(shù),結(jié)合BCB鍵合的方式,實現(xiàn)了帶電極單晶薄膜的剝離轉(zhuǎn)移,使用這種薄膜制備方法得到缺陷更少的單晶薄膜,從而更加有效的解決薄膜的均勻性問題。在此薄膜基礎(chǔ)上通過Ar~+輻照工藝優(yōu)化其憶阻性能最終得到性能較好的憶阻交叉陣列。具體研究工作及結(jié)果如下:1.采用離子注入剝離方法研究了基于BCB膠的帶電極薄膜的鍵合剝離方法,并采用Ar~+輻照工藝研究了憶阻性能的優(yōu)化方法。通過軟件仿真分析了氫離子和氦離子注入的差別,并參照Si單晶的剝離結(jié)果,確定了使用氦離子注入的能量和劑量,比較了不同注入劑量的晶圓在相同溫度下的起泡結(jié)果,結(jié)果顯示注入劑量大的晶圓起泡溫度更低,更易于剝離。另一方面為了實現(xiàn)帶有電極結(jié)構(gòu)的表面鍵合,選擇旋涂BCB膠作為鍵合劑。試驗了不同的BCB膠的預(yù)處理條件,包括BCB膠的厚度,前烘時間對剝離薄膜的影響,結(jié)果顯示轉(zhuǎn)速為5000r/min下的BCB膠厚度,以及60s的前烘時間能夠得到裂紋更少的單晶薄膜。通過Ar~+輻照處理,向薄膜中引入氧空位,同時采用刻蝕減薄工藝將薄膜厚度減至100nm,最終得到性能優(yōu)化的憶阻薄膜。2.基于上述憶阻薄膜,通過光刻制備圖形化電極從而制作完成交叉陣列,并測試了陣列中各單元的數(shù)據(jù)保持特性,抗疲勞特性以及多態(tài)特性。數(shù)據(jù)保持特性測試結(jié)果表明器件的阻值能夠穩(wěn)定保持超過50h,抗疲勞特性測試結(jié)果顯示在超過10000次讀寫后依然具有10倍以上的開關(guān)比,多態(tài)特性測試結(jié)果表明器件隨激勵脈沖幅值變化表現(xiàn)出多態(tài)性。最后統(tǒng)計分析所有單元的電學(xué)特性發(fā)現(xiàn),電形成電壓和高阻態(tài)電流顯示出較高的一致性,低阻態(tài)電流在1×10~(-8)A到1×10~(-7)A范圍內(nèi)波動。
【圖文】：

四種不同器件的關(guān)系圖

刺激信號與I-V響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.2;TQ131.11

【參考文獻(xiàn)】

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1 王卓;劉昌龍;柳天宇;吳培;張曉東;李文霞;李夢凱;袁兵;李文潤;;He和H離子聯(lián)合注入單晶Si引起的表面剝落現(xiàn)象研究[A];第十三屆全國核物理大會暨第八屆會員代表大會論文摘要集[C];2007年

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本文編號：2679408