【摘要】：近年來(lái),RRAM器件作為下一代非易失存儲(chǔ)器應(yīng)用的主要候選者已經(jīng)被廣泛地研究。其中基于SiN_x薄膜的RRAM器件憑借超低功耗、高速度、高集成度和與CMOS技術(shù)兼容等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。但是對(duì)其研究主要還處在機(jī)理分析和提升性能的階段,器件導(dǎo)電細(xì)絲的形成與斷裂過(guò)程還沒(méi)有明確定論。氮離子儲(chǔ)蓄區(qū)模型基于氮離子的電化學(xué)特性有效地解釋了器件的導(dǎo)電過(guò)程,本文從金屬電極角度出發(fā),研究金屬電極對(duì)氮離子儲(chǔ)蓄區(qū)的影響,從而進(jìn)一步探索SiN_xRRAM器件的導(dǎo)電機(jī)理。具體研究?jī)?nèi)容如下:1、金屬頂電極種類(lèi)對(duì)氮離子儲(chǔ)蓄區(qū)的影響。通過(guò)研究分析三種(Ta/SiN_x/Pt、Mo/SiN_x/Pt和Ag/SiN_x/Pt)器件的阻變特性和導(dǎo)電機(jī)制,進(jìn)而構(gòu)建氮離子儲(chǔ)蓄區(qū)導(dǎo)電模型。Ta電極與Ag電極器件表現(xiàn)出穩(wěn)定地雙極型開(kāi)關(guān)特性,而Mo電極器件的阻變特性相對(duì)較差。Ag電極器件的導(dǎo)電溝道主要與金屬陽(yáng)離子有關(guān),Ta和Mo電極器件的導(dǎo)電溝道與Si懸掛鍵和氮離子相關(guān),氮離子儲(chǔ)蓄區(qū)模型適用于導(dǎo)電溝道與氮離子有關(guān)的器件。由于Ta電極相比Mo電極活性更強(qiáng),吸附氮的能力也更強(qiáng),所以Ta電極器件具有更大的氮離子儲(chǔ)蓄區(qū),顯出更穩(wěn)定的阻變特性。因此,金屬電極的氮離子儲(chǔ)蓄區(qū)的大小直接影響了器件的阻變特性,通過(guò)使用活性更強(qiáng)的電極可以改善氮離子儲(chǔ)蓄區(qū)的大小,獲得性能更好地器件。2、金屬頂電極厚度對(duì)氮離子儲(chǔ)蓄區(qū)的影響。研究?jī)煞N厚度頂電極(薄電極:8nm、10nm、15nm,厚電極:30nm、40nm、50nm)Ta/SiN_x/Pt器件的阻變特性,厚電極器件具有穩(wěn)定的雙極性開(kāi)關(guān)特性,耐受性和保持特性很好;薄電極器件的阻變特性極不穩(wěn)定,SET電壓、開(kāi)關(guān)窗口隨機(jī)浮動(dòng)。通過(guò)XRD和AFM分析發(fā)現(xiàn)器件電極的晶體結(jié)構(gòu)與薄膜粗糙度并未因厚度改變而明顯變化,因此將這種差異歸因于氮離子儲(chǔ)蓄區(qū)的不同。當(dāng)器件頂電極厚度很薄時(shí),限制了氮離子儲(chǔ)蓄區(qū)的大小,氮離子在儲(chǔ)蓄區(qū)處于一種擁擠與不穩(wěn)定地狀態(tài),這導(dǎo)致了溝道形成與斷裂更加不穩(wěn)定,表現(xiàn)出不穩(wěn)定的阻變特性。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出,調(diào)整金屬電極的厚度可以改變氮離子儲(chǔ)蓄區(qū)的大小。因此通過(guò)調(diào)整金屬電極種類(lèi)與厚度,都可以調(diào)整氮離子儲(chǔ)蓄區(qū)的狀態(tài),從而達(dá)到改善器件阻變特性的目的。
【圖文】：

的實(shí)際截面圖。在上下電極施加一定的掃描電壓，中間阻變材料的電阻在高阻和低阻兩個(gè)阻態(tài)之間切換，從而實(shí)現(xiàn)“0”和“1”的存儲(chǔ)。圖1.5 典型阻變器件（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）截面圖阻變存儲(chǔ)器依賴(lài)于阻變材料的電阻轉(zhuǎn)換效應(yīng)，自問(wèn)世以來(lái)就不斷受到國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)的密切關(guān)注。1976 年 Verderber 和 Simmons 最先發(fā)現(xiàn) SiO 材料的阻變效應(yīng)[9]。當(dāng)時(shí)由于制備薄膜材料工藝的限制，加上當(dāng)時(shí) Flash 存儲(chǔ)器迅猛發(fā)展，阻變存

轉(zhuǎn)換機(jī)制和提高單個(gè)器件的性能上，具體哪一種材料更具有優(yōu)勢(shì)，哪一種材料可以提高器件各方面的性能都有待研究。圖2.3 二元氧化物可作為阻變材料的元素2.2.2 鈣鈦礦氧化物鈣鈦礦氧化物是最早用于阻變器件的材料，具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。早期代表的材料有：Pr0.7Ca0.3MnO3（PCMO）、La1-xSrxMnO3（LSMO）[25,26]等。美國(guó)休斯敦大學(xué)和日本夏普公司是研究這些材料的典型代表。研究發(fā)現(xiàn)這種材料具有雙極阻變特性，在施加相反極性電壓時(shí)，電阻可在高低阻態(tài)之間來(lái)回切換。同屬該類(lèi)材料還有一些三元氧化物：SrZrCb、SrTiO3、BaTiO3和 LiNbO3等，，IBM 公司是研究這些材料的主要代表，他們基于 SrTiO3制作的 RRAM 具有穩(wěn)定的雙極型開(kāi)關(guān)特性，而且具有多值存儲(chǔ)的特性。2.2.3 固態(tài)電解質(zhì)材料基于固態(tài)電解質(zhì)材料的 RRAM 是通過(guò)金屬離子在薄膜中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)來(lái)控制導(dǎo)電細(xì)絲的形成與熔斷，從而控制電阻狀態(tài)的改變。目前報(bào)道比較多的是摻入 Cu 或
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP333;TN303

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7 ;往鐵薄膜注入氮離子合成Fe_(16)N_2[J];金屬功能材料;1997年02期

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10 呂樹(shù)國(guó);劉常升;張罡;李玉海;畢監(jiān)智;金光;;氮離子束轟擊W18Cr4V高速鋼的表面效應(yīng)[J];材料與冶金學(xué)報(bào);2009年01期

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本文編號(hào)：2704888