基于VOx阻变存储器的阻变特性优化的研究

《基于VOx阻变存储器的阻变特性优化的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于VOx阻变存储器的阻变特性优化的研究论文作者：夏梦僧学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：集成电路工程指导教师：杨瑞霞职称：教授资助基金项目：河北省自然科学基金项目(NO.F2014202184)天津市市自然科学基金项目(NO.15JCZDJC37800)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofIntegratedCircuitEmgineeringResea

2、rchonTheOptimizationofTheResistiveSwitchingCharacteristicsBasedonVOxbyXiaMengSengSupervisor:Prof.YangRuixiaMay2017ThisworksupportedbytheHebeiProvinceNaturalScienceFoundationofChina.NO.F2014202184andTianjinProvinceNaturalScienceFoundationofChina.NO.15JCZDJC37800.摘要

3、阻变存储器(RRAM)是一种新型非挥发性存储器，具有读写速度快、存储密度高、功耗低、擦写次数多、成本低与传统CMOS工艺相兼容等优点，被认为是下一代非挥发性存储器最有力的竞争者，吸引了大量研究人员的关注。本文研究了VOx薄膜以及Ag/VOx/Al结构与Ni/VOx/Al结构的阻变器件。主要研究包括以下内容：1、本论文以V2O5靶作为溅射靶材，以硅片作为衬底，制备了VOx薄膜，并通过改变氧分压比例、退火温度与退火时间等条件研究不同条件下制备的VOx薄膜的表面形貌与晶面组成。结果表明：随着氧分压比例的增加，VOx薄膜的生长速率

4、会逐渐降低；在未退火条件下，VOx薄膜的粗糙度随氧分压比例的增加先降低后增加；在200℃退火条件下，VOx薄膜的粗糙度随退火时间的增加先降低后增加；在退火时间为150秒的条件下，VOx薄膜的粗糙度随退火温度的增加先降低后增加；在已研究的各个氧分压与退火条件中，V2O5的晶面为(-131)的峰强度最高。2、对Ag/VOx/Al结构的阻变存储器进行研究，利用磁控溅射和电子束蒸发设备分别制备上电极Ag与下电极Al，研究不同氧分压比例、不同退火时间、不同退火温度等条件下的Ag/VOx/Al结构的阻变存储器电学性能，并获得性能较优的

5、器件。研究表明：对于未退火的Ag/VOx/Al器件，氧分压为15%与16.67%时阻变性能最优；当退火温度为200℃时，退火时间为150秒的器件的阻变性能最优；当退火时间为150秒时，退火温度为200℃与300℃的阻变性能最优；Ag/VOx/Al结构的阻变存储器的高阻态(HRS)的传输机制为空间电荷限制电流(SCLC)机制，低阻态(LRS)的传输机制为欧姆机制，器件的阻变机制为金属导电细丝机制。3、对Ni/VOx/Al结构的阻变存储器进行研究，详细分析了Ni/VOx/Al结构阻变器件的电学特性与阻变机理。结果表明：Ni/V

6、Ox/Al结构的阻变器件表现出电子型双极阻变特性及低阻态非线性特性，保持特性优秀；器件的HRS和LRS的阻值与限流成反比例关系；器件在负向电压区域的HRS与LRS的传输机制为SCLC机制，器件在正向低电压区域的HRS与LRS的传输机制为肖特基发射机制，器件发生阻变的原因是缺陷对电子的俘获与释放。关键字：磁控溅射VOx薄膜性能优化阻变存储器(RRAM)IABSTRACTResistiverandomaccessmemory(RRAM)isanewtypeofnonvolatilememory,whichhastheadvan

7、tagesoffastread-writespeed,highstoragedensity,lowpowerconsumption,moreerasingtimes,lowcostandcompatiblewithconventionalCMOStechnology,anditisconsideredasoneofthestrongestcompetitorofnextgenerationnonvolatilememory,andattractedalotofattentionofresearchers.Inthispap

8、er,VOxthinfilmandtheRRAMofAg/VOx/AlandNi/VOx/Alarestudied.Themainresearchincludesthefollowingcontents:1.Inthispaper,VOxthinfilmswerepreparedusingV2O5ast