憶阻器被認(rèn)為是第四種電路基本元件,且被視為下一代非易失性存儲(chǔ)器件。同時(shí),它能夠?qū)崿F(xiàn)非易失性狀態(tài)邏輯運(yùn)算和類腦神經(jīng)形態(tài)計(jì)算,在提高計(jì)算性能和深化人工智能應(yīng)用等方面具有重要意義。本文簡(jiǎn)要介紹憶阻器的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀,進(jìn)一步介紹憶阻器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),電學(xué)性能檢測(cè)方法及材料表征等。研究了幾種以氧化鈰為基本功能層材料的多層膜結(jié)構(gòu)的憶阻器的制備、電學(xué)性能、材料表征及阻變機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）Ag/Ti/CeO₂/Pt器件既可以表現(xiàn)雙極性阻變（BRS）也可以表現(xiàn)出單極性阻變（URS）。在BRS中,器件具有低Set電壓（約0.3 V）和Reset電壓（約-0.1 V～-0.3V）,無(wú)Forming過(guò)程,限制電流(I_cc)為1 mA,循環(huán)120次,器件性能穩(wěn)定,這利于其規(guī)模化應(yīng)用。我們分析了其對(duì)數(shù)I-V特性曲線,結(jié)合透射電鏡表征,發(fā)現(xiàn)BRS時(shí),器件的導(dǎo)電機(jī)理以價(jià)變化機(jī)制（ECM）為主。然后,我們加快了掃描速度并增大限制電流,獲得了單極性阻變現(xiàn)象,此時(shí)器件的導(dǎo)電機(jī)理以熱化學(xué)機(jī)制（TCM）為主。這表明,通過(guò)改變掃描速度和限制電流,器件的阻變特性也會(huì)發(fā)生改變。... 

【文章來(lái)源】：桂林理工大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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四種無(wú)源基本電路元件及其關(guān)系

桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文6具有電阻轉(zhuǎn)變效應(yīng)的材料和器件被包含到憶阻器的概念中，同時(shí)憶阻器的概念也在逐漸擴(kuò)展，從無(wú)源憶阻器到有源憶阻器，再到記憶元件系統(tǒng)。目前尚沒(méi)有統(tǒng)一的理論可以解釋所有的憶阻現(xiàn)象，憶阻機(jī)理往往因?yàn)椴牧辖M成不同而發(fā)生變化�？傮w來(lái)說(shuō)，可以將目前所提出的阻變機(jī)制分為界面效應(yīng)和局域效應(yīng)兩大類[20]。界面效應(yīng)是指發(fā)生阻變區(qū)域在材料界面，其分布是均勻的，產(chǎn)生的原因可能是電極與阻變材料界面勢(shì)壘發(fā)生變化或者是材料體內(nèi)的缺陷對(duì)電荷的捕獲和釋放過(guò)程引起的[21]，這類器件的高低阻態(tài)電阻和器件面積關(guān)系密切。而局域效應(yīng)指材料內(nèi)部區(qū)域發(fā)生阻變現(xiàn)象，材料內(nèi)部形成導(dǎo)電能力較強(qiáng)的導(dǎo)電通道。已知各種各樣的物理現(xiàn)象，它們可以(原則上)導(dǎo)致非易失性憶阻效應(yīng)。圖1-2憶阻器阻變機(jī)制的分類Fig.1-2Classificationofmemristorresistancechangemechanisms下面我們將結(jié)合文獻(xiàn)，簡(jiǎn)要介紹電化學(xué)金屬化機(jī)制、價(jià)變化機(jī)制、熱化學(xué)機(jī)制及純電子效應(yīng)。1.3.1電化學(xué)金屬化機(jī)制(ECM)導(dǎo)電細(xì)絲型憶阻器由頂電極為電化學(xué)活性的Ag或Cu等電極，中間介質(zhì)層為固態(tài)電解質(zhì)、氧化物、氮化物或者有機(jī)物，及惰性的底電極，如Pt、W、Au等組成[22-26]。

桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文7圖1-3電化學(xué)導(dǎo)電模型示意圖Fig.1-3Schematicdiagramofelectrochemicalconductivitymodel下面我們將從微觀機(jī)制上解釋ECM器件阻變現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，我們可以將ECM的阻變分為以下幾個(gè)過(guò)程：(i)活潑金屬(M)電極的氧化M→MZ++Ze-(ii)在電場(chǎng)作用下，陽(yáng)離子穿過(guò)介質(zhì)(iii)陽(yáng)離子被還原MZ++Ze-→M假設(shè)M是唯一的移動(dòng)元素，則步驟(ii)MZ+在固態(tài)介質(zhì)中的遷移過(guò)程，可以由用于描述電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)離子運(yùn)動(dòng)的Mott和Gurney的模型來(lái)描述[27,28]。離子遷移的驅(qū)動(dòng)力是電場(chǎng)強(qiáng)度E，電場(chǎng)強(qiáng)度E與穿過(guò)離子導(dǎo)電薄膜的電勢(shì)差Δ和薄膜的厚度又如下關(guān)系：=Δ∕。根據(jù)模型，離子電流密度i和電場(chǎng)強(qiáng)度E由下式給出：i=2secexp(0)sin(2)(1-10)其中c是遷移離子濃度，a為離子的跳躍距離，v為頻率因子。在高強(qiáng)度電場(chǎng)時(shí)(∕)，兩者近似成指數(shù)關(guān)系：i=exp(0)exp(2)(1-11)而對(duì)于低電場(chǎng)(∕)，則遵循定律：i=()22exp(0)()2(1-12)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Coexistence of unipolar and bipolar modes in Ag/ZnO/Pt resistive switching memory with oxygen-vacancy and metal-Ag filaments[J]. 馬寒露,王中強(qiáng),徐海陽(yáng),張磊,趙曉寧,韓曼舒,馬劍鋼,劉益春.  Chinese Physics B. 2016(12)
[2]3D resistive RAM cell design for high-density storage class memory—a review[J]. Boris HUDEC,Chung-Wei HSU,I-Ting WANG,Wei-Li LAI,Che-Chia CHANG,Taifang WANG,Karol FRHLICH,Chia-Hua HO,Chen-Hsi LIN,Tuo-Hung HOU.  Science China（Information Sciences）. 2016(06)
[3]具有多重陷阱能級(jí)的固體中的空間電荷限制電流[J]. 殷德生.  吉林大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào). 1981(04)



本文編號(hào)：3224174