21世紀(jì)大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)高密度信息存儲(chǔ)需求越來(lái)越迫切,傳統(tǒng)閃存存儲(chǔ)器面臨21nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)的物理尺寸極限,越來(lái)越難以滿足與日俱增的高密度集成應(yīng)用需求。因此新興非易失性存儲(chǔ)器,如鐵電存儲(chǔ)器、磁阻存儲(chǔ)器、相變存儲(chǔ)器以及阻變式存儲(chǔ)器應(yīng)運(yùn)而生。阻變式存儲(chǔ)器(RRAM)因其優(yōu)異的存儲(chǔ)特性脫穎而出,并相繼在眾多材料中實(shí)現(xiàn)。其中,TaO_x基阻變器件被報(bào)道10¹²次方高耐擦寫能力、105ps/120ps超快開關(guān)速度以及納米尺度可縮小能力等極具競(jìng)爭(zhēng)力的性能指標(biāo),成為三星等電子公司和科研機(jī)構(gòu)研究熱點(diǎn),但是依然存在制約其進(jìn)一步實(shí)際應(yīng)用的瓶頸問題,例如高操作電流、阻變參數(shù)波動(dòng)性以及集成串?dāng)_等問題。TaO_x基阻變器件是基于氧離子遷移型非易失性存儲(chǔ)器,因此,構(gòu)建導(dǎo)電通道的氧空位濃度、分布、含量等是影響器件性能和阻變運(yùn)行物理過(guò)程重要因素。本論文基于這三個(gè)角度展開工作,目的改善器件性能并深入探究阻變機(jī)理,具體研究?jī)?nèi)容如下:1.調(diào)節(jié)氧空位濃度角度,發(fā)展獲得超低功耗器件有效手段:首先,通過(guò)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)制備過(guò)程氧分壓含量,探究薄膜內(nèi)部缺陷濃度與阻變過(guò)程參數(shù)的依賴關(guān)系,...

【文章頁(yè)數(shù)】：115 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
英文摘要
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介
        1.2.1 傳統(tǒng)閃存存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介
        1.2.2 四種新型非易失性存儲(chǔ)器
    1.3 阻變式隨機(jī)存儲(chǔ)器(RRAM)
        1.3.1 RRAM器件單元與集成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
        1.3.2 RRAM器件阻變類型與工作機(jī)理
        1.3.3 RRAM器件性能指標(biāo)與研究現(xiàn)狀
    1.4 本論文的選題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 薄膜缺陷濃度調(diào)制及其阻變效應(yīng)研究
    2.1 Pt/TaO_x/ITO器件制備與表征
    2.2 氧分壓調(diào)制缺陷濃度及阻變特性機(jī)制分析
        2.2.1 引言
        2.2.2 氧分壓調(diào)控對(duì)器件形成過(guò)程影響
        2.2.3 氧分壓調(diào)控對(duì)器件阻變特性影響
        2.2.4 參數(shù)依賴關(guān)系探究導(dǎo)電細(xì)絲通斷機(jī)理
        2.2.5 氧分壓調(diào)控對(duì)器件均一性影響及電流過(guò)沖效應(yīng)研究
    2.3 Gd摻雜調(diào)制缺陷濃度及阻變性能影響研究
        2.3.1 引言
        2.3.2 Gd摻雜對(duì)阻變I-V特性影響
        2.3.3 器件阻變層厚度優(yōu)化與電極尺寸選擇
        2.3.4 XPS譜探究Gd摻雜缺陷調(diào)控效應(yīng)
        2.3.5 Gd摻雜對(duì)器件性能影響分析
        2.3.6 超低功耗運(yùn)行阻變參數(shù)波動(dòng)性探究
    2.4 本章小節(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 薄膜缺陷分布調(diào)制及阻變可控性研究
    3.1 引言
    3.2 理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Si摻雜效應(yīng)
        3.2.1 第一性原理計(jì)算Si摻雜對(duì)缺陷形成能與遷移勢(shì)壘影響
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Si摻雜對(duì)薄膜缺陷形成與遷移勢(shì)壘影響
        3.2.3 C-AFM直觀表征Si摻雜對(duì)通道局域化影響
    3.3 Ta₂O_5-x/Ta₂O_5-x:Si雙層結(jié)構(gòu)器件阻變可控性—電學(xué)性能表征
        3.3.1 Si摻雜厚度對(duì)雙層器件形成過(guò)程影響
        3.3.2 Si摻雜厚度對(duì)雙層器件參數(shù)均一性影響
        3.3.3 優(yōu)化雙層器件電學(xué)性能表征
    3.4 Ta₂O_5-x/Ta₂O_5-x:Si雙層結(jié)構(gòu)器件阻變可控性—直觀表征
        3.4.1 C-AFM直觀表征局域化“尖錐形”導(dǎo)電通道構(gòu)建
        3.4.2 TEM直觀表征導(dǎo)電通道的局域化轉(zhuǎn)變過(guò)程
    3.5 本章小節(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 薄膜缺陷含量調(diào)控及互補(bǔ)型器件機(jī)理研究
    4.1 引言
    4.2 Au/TaO_x/ITO互補(bǔ)型器件構(gòu)筑
        4.2.1 互補(bǔ)型器件產(chǎn)生條件探究
        4.2.2 Au/TaO_x/ITO互補(bǔ)型器件構(gòu)筑及機(jī)制分析
    4.3 互補(bǔ)型器件缺陷含量與場(chǎng)效應(yīng)依賴關(guān)系研究
        4.3.1 薄膜厚度調(diào)控缺陷含量及場(chǎng)效應(yīng)研究
        4.3.2 初始化過(guò)程調(diào)控缺陷含量及場(chǎng)效應(yīng)研究
    4.4 本章小節(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 論文工作總結(jié)
    5.2 問題與展望
致謝
在學(xué)期間公開發(fā)表論文及參加學(xué)術(shù)會(huì)議情況



本文編號(hào)：3744823