阻變存儲器作為一種新型的非易失性存儲器,在功耗、容量、速度、壽命等方面都具有非常大的優(yōu)勢。由于其簡單的器件結(jié)構(gòu),阻變存儲單元可以較容易地集成在無源交叉陣列中,以最小的單元尺寸實現(xiàn)最高的集成度。然而,十字交叉陣列中存在嚴(yán)重的串?dāng)_電流問題,會導(dǎo)致器件的存儲信息被誤讀。為了克服串?dāng)_電流問題,需要串聯(lián)一個具有高選擇比和低關(guān)態(tài)電流的選通器件。本文主要開展了面向高密度阻變存儲器應(yīng)用的閾值選通器件的研究工作,設(shè)計并制備了雙向閾值選通器和可用于雙極性阻變存儲器的單向閾值選通器件,并將合適的阻變存儲器和閾值選通器件集成在一起,驗證選通器件對漏電的抑制效果。主要研究工作概括如下:（1）研究了轉(zhuǎn)變層厚度、器件尺寸和上電極材料對Zr02基單向閾值選通器件閾值轉(zhuǎn)變特性的影響。揭示了轉(zhuǎn)變層厚度縮小時活性金屬電極擴(kuò)散對器件性能的影響。通過優(yōu)化轉(zhuǎn)變層厚度和微縮器件的尺寸（300 nm）,獲得了高選擇比（2×108）的單向閾值選通器件。同時,我們研究了不同Ti插入層厚度下Ag/Ti/ZrO2/Pt器件的閾值轉(zhuǎn)變行為。（2）設(shè)計并制備出優(yōu)異性能的Zr02基雙向閾值選通器件。研究了退火溫度和退火時間對閾值轉(zhuǎn)變特性的影響,通... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１阻變存儲器的基本結(jié)構(gòu)示意圖??

轉(zhuǎn)變電壓叫做ｆｏｒｍｉｎｇ電壓（Ｖｆｏｒｍｉｎｇ）。根據(jù)電阻轉(zhuǎn)變行為與施加電壓極性的關(guān)??系，阻變存儲器可以分為單極性（ｕｎｉｐｏｌａｒ）和雙極性（ｂｉｐｏｌａｒ）阻變器件，體??現(xiàn)不同的電流－電壓（Ｉ－Ｖ）曲線，分別如圖１－２?（ａ）和（ｂ）所示。其中，單極??性的電阻轉(zhuǎn)變是指轉(zhuǎn)變行為只依賴于所施加電壓的大小而不依賴于施加電壓的??極性。如圖１－２?（ａ）所示，器件在較高的Ｖｓｅｔ下轉(zhuǎn)變成低阻態(tài)，而在低于Ｖｓｅｔ??的電壓下又轉(zhuǎn)變成高阻態(tài)。而雙極性的電阻轉(zhuǎn)變是指轉(zhuǎn)變行為依賴于所施加電??壓的正、負(fù)極性，ｓｅｔ操作只能發(fā)生在某一極性，而ｒｅｓｅｔ操作則發(fā)生在相反的極??性，如圖１－２?（ｂ）所示。為了防止器件發(fā)生硬擊穿，在ｆｏｒｍｉｎｇ或ｓｅｔ的過程中??常伴隨一定的限流，這種限流可以通過阻變存儲器與晶體管、二極管連接或串??聯(lián)電阻來實現(xiàn)。為了讀取阻變存儲器的存儲狀態(tài)，通常需要一個不影響器件狀??態(tài)的較小的讀取電壓（通常約為０．１?Ｖ）來查探其所處的狀態(tài)，稱為“ｒｅａｄ”過??程。??（ａ）?Ｐｒｅｓｅｔ?（ｂ）??Ｉ?ＯＮ－ｓｔａｔｅ?ｃｃ??／?ＯＮ－ｓｔａｔｅ?ｃｃ?廠＂???ｍｍｍ?Ｊ?＊?Ｉ??１?ＯＦＦ－ｓｔａｔｅ?ｆ?｜?Ｉ?ＯＦＦ－ｓｔａｔｅ?ｆ??ａ—￣￣■?５�。�?—??ＳＥＴＶ?Ｉ?＼??００?ＯＮ－ｓｔａｔｅ?１?＼?／??／?ＲＥＳＥＴ?ｋ＼Ｊｊ??ＲＥＳＥＴ＾?；?＾??Ｖｏｌｔａｇｅ?Ｖｏｌｔａｇｅ??圖１－２阻變存儲器典型／－ｒ曲線（ａ）單極性（ｂ）

轉(zhuǎn)變電壓叫做ｆｏｒｍｉｎｇ電壓（Ｖｆｏｒｍｉｎｇ）。根據(jù)電阻轉(zhuǎn)變行為與施加電壓極性的關(guān)??系，阻變存儲器可以分為單極性（ｕｎｉｐｏｌａｒ）和雙極性（ｂｉｐｏｌａｒ）阻變器件，體??現(xiàn)不同的電流－電壓（Ｉ－Ｖ）曲線，分別如圖１－２?（ａ）和（ｂ）所示。其中，單極??性的電阻轉(zhuǎn)變是指轉(zhuǎn)變行為只依賴于所施加電壓的大小而不依賴于施加電壓的??極性。如圖１－２?（ａ）所示，器件在較高的Ｖｓｅｔ下轉(zhuǎn)變成低阻態(tài)，而在低于Ｖｓｅｔ??的電壓下又轉(zhuǎn)變成高阻態(tài)。而雙極性的電阻轉(zhuǎn)變是指轉(zhuǎn)變行為依賴于所施加電??壓的正、負(fù)極性，ｓｅｔ操作只能發(fā)生在某一極性，而ｒｅｓｅｔ操作則發(fā)生在相反的極??性，如圖１－２?（ｂ）所示。為了防止器件發(fā)生硬擊穿，在ｆｏｒｍｉｎｇ或ｓｅｔ的過程中??常伴隨一定的限流，這種限流可以通過阻變存儲器與晶體管、二極管連接或串??聯(lián)電阻來實現(xiàn)。為了讀取阻變存儲器的存儲狀態(tài)，通常需要一個不影響器件狀??態(tài)的較小的讀取電壓（通常約為０．１?Ｖ）來查探其所處的狀態(tài)，稱為“ｒｅａｄ”過??程。??（ａ）?Ｐｒｅｓｅｔ?（ｂ）??Ｉ?ＯＮ－ｓｔａｔｅ?ｃｃ??／?ＯＮ－ｓｔａｔｅ?ｃｃ?廠＂???ｍｍｍ?Ｊ?＊?Ｉ??１?ＯＦＦ－ｓｔａｔｅ?ｆ?｜?Ｉ?ＯＦＦ－ｓｔａｔｅ?ｆ??ａ—￣￣■?５�。�?—??ＳＥＴＶ?Ｉ?＼??００?ＯＮ－ｓｔａｔｅ?１?＼?／??／?ＲＥＳＥＴ?ｋ＼Ｊｊ??ＲＥＳＥＴ＾?；?＾??Ｖｏｌｔａｇｅ?Ｖｏｌｔａｇｅ??圖１－２阻變存儲器典型／－ｒ曲線（ａ）單極性（ｂ）


本文編號：3441842