氧化镍薄膜阻变特性研究进展

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1、氧化镰薄膜阻变特性研究进展摘要：氧化银薄膜因非挥发性、低功耗、开关重复性好及阻值窗口大等优势而成为广泛研究的阻变材料z—。本文从器件结构、阻变机理及影响因索等方面，综述了氧化锌薄膜阻变特性研究进展。结果表明：氧化镣薄膜阻变机理主要为金属细丝或空位细丝，但有关细丝形成条件仍无定论；引入PN结的夹层薄膜结构因形成界面缺陷可使开关比提高三个数量级到105；高价元素替位掺杂致薄膜内NiO浓度增人而降低其阻变离散性；薄膜厚度及退火温度与时间可明显影响其阻变阈值电压。冃前有关氧化葆薄膜肌变特性研究较多，卜一步着重小尺度器件、低功

2、耗及高密度集成纳米品阻变特性研究，深入讨论其阻变机理。关键词：氧化線薄膜；阻变特性；开关机理；器件结构；导电细丝屮图分类号：TQ630.1LatestStudiesonResistiveSwitchingofNiOThinFilmsLiJianchang,WangYulei,HouXueyan(VacuumandFluidEngineeringResearchCenter,SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation,NortheasternUniversity,Shenyan

3、g110819)Abstract:Thestudiesofresistancerandomaccessmemorydeviceshavedrawnconsiderableattentionowingtotheirsimplestructure,perfectperformance,low-costandcompatibilitywithmodernsemiconductortechnology.ThelatestdevelopmentofresistiveswitchingofNiOthinfilmswasrevie

4、wedfromaspectsofdevicestructure,switchingmechanismandinfluencefactors.TheresultsshowthattheswitchingmechanismofNiOthinfilmscanbeattributedtotheformationandruptureofoxygenvacancyormetallicfilaments・TheON/OFFratiomaybetunnedfrom102to105byinsertingathininterfacial

5、layerbetweenthecathodicelectrodeandtheNiOlayer.TheNiOfilmsdopedwithhighvalencestateelementstendtohavemorecontentofNiOthatplaysanimportantrolesinfoimingconductivefilaments.Inaddition,theannealingtemperature/timeandlayerthicknesslargelyaffecttheswitchingthreshold

6、voltage.FurtherresearchesarcsuggestedtobefocusedontheinvestigationofNiOnanostructuresandtheirintegrateddevicesinordertorealizenanoscale,low-powerandultrahighdensityinformationstorage.Keywords:NiOthinfilms;Resistiveswitching;Switchingmechanism;Devicestructure;Co

7、nductivefilament阻变特性指材料电阻在阈值电压下发牛巨变的现象，口1962年Hickmott等⑴首次发现A1/AI2O3/A1阻变现象以來，多种阻变材料陆续报道[2],如Cu2S、GeSe、RbAg4l5等以阳离子迁移为主的固体电解质，AIDCN、PVK、PS等有机材料，Pri-xCaxMnO3>Lai-xCaxMnO3>CuxO、TiO2、NiO、SrZrO3等以阴离子迁移为主的金属氧化物。其中，二元金属氧化物以组分简单、易于制备且与CMOS工艺兼容等优点而备受关注，并得到Samsang和Spansi

8、on等半导休厂商青睐。1969年Bruyere等⑶发现NiO薄膜阻变特性，因其开关现象明显开关比较髙等而倍受关注厲。NiO薄般制备方法，以磁控溅射法最多，可通过调节基片温度和氧分压控制薄膜木征缺陷，进而改善其阻变特性⑸。脉冲激光沉积法成膜速率髙，Park等⑹用该法在SrTiOs品体基片上沉积了具有外延特性的NiO薄膜并研究了界面反应对其阻变特性