氧化锌忆阻器制备及其性能研究

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1、分类号学号M201372058学校代码10487密级硕士学位论文氧化锌忆阻器制备及其性能研究学位申请人：范思尧学科专业：集成电路工程指导教师：孙华军副教授答辩日期：2015年5月18日AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonManufacturingandResistiveSwitchingPolarityofZnOMemristorCandidat

2、e：FanSiyaoMajor：IntegratedCircuitEngineeringSupervisor：Assoc.Prof.SunHuajunHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhanHubei,P.R.China,430074May,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个

3、人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导

4、教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要忆阻器是一种非线性无源动态器件，它具有集成度高，擦写速度快，读写电压低，功耗低，CMOS兼容等优势。关于忆阻器的研究已经持续了很多年，但由于各种原因，一直未能走向产业化。目前，已经有很多种材料都被验证具有阻变特性，但受限于纳米尺度器件物理表征的匮乏，其微观机理机理一直难有一个准确的解释。相比较于其他材料体，二元金属氧化物的研究比较成熟而且这种材料本身成分简单，易于生产，在未来极具可能应用于RRAM的功能层。氧化锌作为二元金属氧化物材料体

5、系中的一种，不仅具有良好的阻变性能，而且由于材料本身丰富的物理特性，在发展高频、高功率、高温、抗辐射器件上也颇具前景。开展对氧化锌忆阻器的工艺制备及其忆阻机理的研究对忆阻器走向大规模生产具有重要的意义。本文利用磁控溅射镀膜方法分别制备了三层结构和标准的8×8的交叉开关矩阵的氧化锌忆阻器，其中上下电极的厚度分别为500nm、480nm，功能层的厚度为50nm，同时利用Keithley-4200-SCS对器件进行了IV测试，发现通过改变限制电流可以使器件从跳变的导电丝机制向渐变的均匀导电机制转化；通

6、过对数据整理和曲线的拟合分析，本文从微观角度对器件的阻变现象进行了解释。然后制备了Ti/ZnO/Al(490nm/60nm/520nm)和Al/ZnO/Al（540nm/80nm/510nm）的器件，以期待进行一步提高氧化锌忆阻器的阻变特性，然后利用Keithley-4200-SCS对器件进行IV测试，并结合曲线拟合的方法对其微观机理进行分析。最后对器件的重复性和保持特性特性进行测试，并且得到了较好的性能。通过对实验数据的分析，可以观测到Al/ZnO/Al器件的Set，Reset电压均较小，功耗

7、低，R/R的比值大，重复性好，保持特性强，并且非常有成为RRAM器件offon的潜力。关键词：忆阻器、氧化锌、导电机理、阻变式存储器、开关特性I华中科技大学硕士学位论文ABATRACTMemristorisanonlinearpassivedynamicdevice,ithastheadvantagesofhighintegration,fasterasingandwritingspeed,lowpowerconsumption,perfectcompatibilitywithCMOSandsoo

8、n.Although,researchershavedonelotsofworkonmemristorforyears,memristorishardtobemanufactured,becauseofavarietyofreasons.Atpresent,manykindsofmaterialshavebeenverifiedwiththepropertyofresistanceswitching,butit’sdifficultforustoexplaintheirmicros