【摘要】：對阻變存儲器的研究已經(jīng)經(jīng)過了幾十年,但對阻變機(jī)理的研究尚不清晰,因此,對器件阻變機(jī)理的研究仍然是當(dāng)今研究的重點。目前一般將阻變存儲器的存儲機(jī)制分為離子型阻變和電子型阻變兩類,其中,離子型阻變具有循環(huán)次數(shù)長、保持能力高等優(yōu)點,但常伴隨著高功耗和可靠性差的問題;而電子型阻變器件具有良好的一致性,功耗可隨面積成比例降低,便于集成等優(yōu)點,但循環(huán)能力和保持能力較差。本論文以Al/TiO_x/Al結(jié)構(gòu)電子型阻變器件為基礎(chǔ),對阻變層中摻雜Al、Si和V離子,研究摻雜對ATA結(jié)構(gòu)器件的性能影響,旨在通過摻雜的方式使器件在具備電子型阻變器件優(yōu)點的同時,提高器件的循環(huán)能力和保持能力。本論文實驗樣品的上下電極使用電子束蒸發(fā)設(shè)備制備,離子摻雜的氧化鈦阻變層使用多功能濺射設(shè)備制備,最終使用半導(dǎo)體參數(shù)分析儀測試制備樣品的電學(xué)性能,進(jìn)而對樣品的阻變性能和傳輸機(jī)理進(jìn)行分析和研究。在本論文中設(shè)計如下實驗,設(shè)計了改變阻變層厚度;摻雜不同離子(Al、Si和V離子),改變摻雜物濃度的對比實驗,證明了摻雜Al、Si離子可以有效地提升ATA結(jié)構(gòu)阻變器件的循環(huán)能力和保持能力,而且摻雜濃度是調(diào)節(jié)阻變性能的關(guān)鍵因素,并優(yōu)化出未摻雜器件和摻雜不同離子器件的最優(yōu)阻變性能條件。通過本論文的研究,有利于制備具有更高阻變性能的電子型阻變器件,對摻雜條件下電子型阻變存儲器的阻變性能和傳輸機(jī)制的研究提供經(jīng)驗,并為優(yōu)化出低功耗、高一致性、高循環(huán)次數(shù)和保持能力的新型阻變存儲器提供指導(dǎo)。本論文還對未摻雜的Al/TiO_x/Al結(jié)構(gòu)器件的阻變機(jī)理進(jìn)行研究,證明了該器件具有非對稱勢壘結(jié)構(gòu),是符合SCLC傳輸機(jī)制的電子型阻變器件,而器件的循環(huán)能力較差的主要原因是陷阱深度的逐漸衰減和缺陷密度的降低。而通過對未摻雜器件和摻雜器件進(jìn)行溫度測試,計算各器件不同循環(huán)次數(shù)下的活化能值,證明了摻雜Al、Si離子有效地加深了器件初始的陷阱深度,并提高了器件的阻變性能。本論文創(chuàng)新性地使用了摻雜的方法改善了電子型阻變器件的性能,并對摻雜導(dǎo)致器件性能改善的阻變機(jī)理進(jìn)行了研究,對研究電子型阻變機(jī)制,制備更高性能的阻變器件具有一定的指導(dǎo)意義。最后,將摻雜Al的ATA結(jié)構(gòu)電子型阻變器件與離子型阻變器件進(jìn)行對比,分析了兩種阻變器件的性能優(yōu)劣,并為電子型阻變器件的進(jìn)一步優(yōu)化指明了方向。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP333

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本文編號：2559105