本文關(guān)鍵詞：氧化鉿薄膜阻變特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文將研究RRAM的注意力集中在Hf O2金屬氧化物材料上,因為其組份簡單且制備工藝與目前的CMOS工藝相兼容。在基于Hf O2材料的阻變存儲器中,我們從器件結(jié)構(gòu)等多個角度出發(fā)分析了提高器件性能的途徑。詳細介紹了實驗制備過程,研究了不同電學測量方法和材料厚度對數(shù)據(jù)保持特性和穩(wěn)定特性的影響。主要開展了基于Hf O2、Ta Ox/Hf O2材料RRAM器件電阻轉(zhuǎn)變特性以及電阻轉(zhuǎn)變機制方面的研究。研究內(nèi)容如下:為了進一步提升Pt/Hf O2/Pt存儲器件性能,以獲得較高的均一性和較低電阻率,研究了不同電激活操作電壓下對制備的Hf O2薄膜的電學性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在負向發(fā)orming電壓激活后Hf O2薄膜的性能得到了較大提升,并且與理論基礎(chǔ)相符合。Pt/Ta Ox/Hf O2/Pt器件是一個多阻態(tài)存儲器,通過Retention性能測試證實該器件能夠穩(wěn)定的保持三個阻態(tài),所以該器件能夠很好的保存“0”、“1”和“2”三個存儲值。而且器件的高低電阻之比很大,每次阻態(tài)發(fā)生跳變時,高阻態(tài)電阻值(RHRS)和低阻態(tài)電阻值(RLRS)之比都在104倍左右,因此在電路中能夠很好的區(qū)分各存儲狀態(tài)。并且阻值跳變時的電壓相對集中,有利于用一個相對固定的電壓值對器件進行讀和寫。我們認為其阻變機制是由細絲效應(yīng)和SCLC效應(yīng)共同作用的。對Ti/Hf Ox/Pt器件的尺寸問題進行了研究,分析了不同厚度的Ti電極對Ti/Hf Ox/Pt器件阻變性能的影響,我們認為由于器件中氧離子與氧空位的移動,使器件中形成細絲而導致器件導通。研究發(fā)現(xiàn)當Ti層厚度減小時,打開電壓隨之降低,但是Ti電極為2nm時,可能全部氧化,導致出現(xiàn)了大量的氧空位,就容易擊穿。當Ti電極加厚時,器件表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定阻變特性,我們認為是由于Ti電極類似一個氧離子庫,能夠存進足夠多的氧離子,所以器件的疲勞特性比較好。
【關(guān)鍵詞】：HfOx薄膜 非揮發(fā)性阻變存儲器 阻變機制 電學特性
【學位授予單位】：河北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP333;TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• 英文摘要6-10
• 第1章 引言10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 RRAM技術(shù)發(fā)展趨勢11-13
• 1.3 復(fù)雜氧化物13-15
• 1.4 簡單氧化物15
• 1.5 簡單氧化物中的HfO_2器件15-16
• 1.6 論文的研究內(nèi)容及意義16-18
• 第2章 器件的制備方法和實驗儀器簡單介紹18-27
• 2.1 存儲器件單元的主要制備步驟18
• 2.2 SiO_2襯底清洗18
• 2.3 下電極制備18-20
• 2.4 電子束蒸發(fā)臺介紹20-21
• 2.4.1 實驗過程20
• 2.4.2 蒸發(fā)臺設(shè)備介紹20-21
• 2.5 離子束濺射介紹21-24
• 2.6 光刻24-26
• 2.6.1 光刻的操作24
• 2.6.2 光刻設(shè)備介紹24-26
• 2.7 器件單元性能分析26-27
• 2.7.1 薄膜厚度測試26
• 2.7.2 器件單元電學性能測試26-27
• 第3章 Pt/HfO_2/Pt存儲器件的分析27-33
• 3.1 HfO_2存儲器件單元的制備27
• 3.2 不同F(xiàn)orming電壓極性對開關(guān)表現(xiàn)的影響27-31
• 3.3 結(jié)論31-33
• 第4章 Pt/TaO_x/HfO_2/Pt結(jié)構(gòu)及阻態(tài)表現(xiàn)33-43
• 4.1 多阻態(tài)器件的阻態(tài)問題研究33
• 4.2 二元氧化物RRAM器件制備工藝及流程33-36
• 4.2.1 二元金屬氧化物阻變存儲器單元設(shè)計34-35
• 4.2.2 薄膜的制備35
• 4.2.3 Pt/TaO_x/HfO_2/Pt阻變存儲器工藝流程35-36
• 4.3 Pt/TaO_x/HfO_2/Pt器件阻變機制分析36-39
• 4.4 Pt/TaO_x/HfO_2/Pt器件多阻態(tài)的均一性分析39-41
• 4.5 總結(jié)41-43
• 第5章 Ti電極厚度對基于HfO_x器件存儲性能的影響43-50
• 5.1 研究Ti電極厚度的目的與意義43
• 5.2 實驗制備過程的基本步驟與參數(shù)43
• 5.3 器件的性能分析43-49
• 5.3.1 厚度為 5nm的Pt/Ti/HfO_x/Pt器件分析43-44
• 5.3.2 Ti層厚度對Pt/Ti/HfO_x/Pt器件阻變特性的影響44-49
• 5.4 結(jié)論49-50
• 第6章 總結(jié)與展望50-51
• 參考文獻51-55
• 致謝55

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 ;安全火花訊號裝置[J];煤礦安全;1980年01期

2 陳得勝;;電去離子出水水質(zhì)的影響因素分析[J];科技風;2013年13期

3 孫國業(yè);曹子友;;影響EDI出水水質(zhì)的因素分析[J];現(xiàn)代儀器;2007年04期

4 王有;;用毛細管電泳法表征牛膠原——一種替代凝膠電泳法的方法[J];明膠科學與技術(shù);2006年02期

5 ;[J];;年期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 周峰;氧化鉿薄膜阻變特性研究[D];河北大學;2015年

2 楊蘭蘭;一種制備離子液體的新方法[D];浙江工業(yè)大學;2009年

  本文關(guān)鍵詞：氧化鉿薄膜阻變特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：320544