基于dy_2o_3阻变存储器的制备及性能研究

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1、－一．：－－ＴＮ３８６．６Ｖ分类号密级：公开；学校代码：８６４０３北京有色金属研究总院硕壬学位论文论文题目：基于斬２〇３阻变存储器的制备及性能研巧ｃａｉｎｍ一—￣－－■？＿－－．．．２０１３０２０３６学号．－；作者；；于军洋芯玄－材料科学与工程：－专业名称：指导教师：魏峰培养所室；电子材料所■■—．—＾＾＾１：－２０１６年０６月２日？？—Ｗ．－－．＇－、一－Ｊ二．原创性声明本人郑巧声Ｗ：所

2、片女的论义足巧个人化甘师巧导Ｋ进化的研充Ｉ；化政取沿研光成果。除义中己结注明引用的内特外，本论义不含化何化化个人或狼体ｄ经发丧站：撰与过的研究成巧。对本文的研究做ｆｌ啡驶ＷｉｉｉＬｉ献的个人和化体，巧化文中ＵＷ蹄方式标Ｗｌｊ。本人完今凸识到本ｊ的法律结巧！４｜本人承扭。作’巧驚拓Ｎ巧Ｉ；心仁／皆．关于论文使用授权的说明本人完全了解北京化色金厲研究总院有关保留、使用学位论义的灿巧：，即忘院１７松佔巧送义论义的印们＞化许论文被巧阅和借閒；总Ｗ公布论文的令涨或部分内容－，巧从采用影印、缩印或其他贫制ＴＩ統可

3、段保知论义。（保密的论文在解密后应遵循此规定）ｗ、Ｗ看赛拜甘师装名／ｔ／化者嘗ｆ，：：口赃＿一－北京有色金属研究总院硕士学位论文论文题目：基于Dy2O3阻变存储器的制备及性能研究作者：_________________________于军洋指导教师：魏峰高级工程师单位：电子材料所论文提交日期：2016年05月09日论文答辩日期：2016年06月20日答辩委员会主席：秦明礼学位授予单位：北京有色金属研究总院基于Dy2O3阻变存储器的制备及性能研究ResistiveswitchingcharacteristicsofDy2O3b

4、asedRRAM研究生姓名：于军洋指导教师姓名：魏峰北京有色金属研究总院北京100088，中国Candidate:YuJunyangSupervisor:WeiFengGeneralResearchInstituteforNonferrousMetalsNo.2XinjiekouwaiStreet，Beijing100088，P.R.CHINA摘要摘要信息技术的高速发展对存储器提出了更高的要求。新一代非挥发性存储器应同时具备高存储密度、低集成成本、快读写速度、低功耗，良好的疲劳特性和数据保持能力等特点。传统的基于Si材料的Flash存储器在25n

5、m工艺之后,出现了严重的性能下滑、寿命缩短问题。阻变存储器作为最具前景的新一代非易失性存储器具有着功耗低、读写速度快和存储密度高的优点。同时相比于Flash存储器，RRAM的器件尺寸可以做得更小。目前对于阻变存储器的研究还存在着一些问题，如器件的操作电压高、阻变一致性差等制约着阻变存储器的应用；此外对于阻变存储器在未来透明电子领域的研究正处于起步阶段，都需要大量研究工作开展。本文以Dy2O3为阻变层，制备了Pt/Dy2O3/Pt器件单元。通过快速热退火工艺，进一步降低了器件的操作电压，提高了器件的阻变一致性；另一方面，本文制备了ITO/Dy2O3

6、/ITO透明阻变存储器并对其阻变行为进行了研究与探讨。具体工作如下：(1)在Si/SiO2衬底上，通过磁控溅射制备了Pt/Dy2O3/Pt器件。通过对制备的Pt/Dy2O3/Pt器件在N2气氛中进行快速热退火处理，发现器件的操作电压降低、器件的开关比增大、器件的电阻转变一致性提高。通过原子力扫描对退火前后Dy2O3薄膜的表面形貌进行分析，以及对Dy2O3薄膜表面的氧镝原子的化学态的X射线光电子能谱进行分析，进一步推断器件电阻转变是由于薄膜表面氧含量的增加引起的。分析认为表面氧含量的增加使的Dy2O3薄膜分为富氧的Dy2O3+x和Dy2O3-x，富

7、氧的Dy2O3+x使得器件初始电阻值升高，开关比增大；而缺氧的Dy2O3-x层由于大量氧空位的存在则降低了器件的操作电压。(2)通过磁控溅射和脉冲激光沉积制备了ITO/Dy2O3/ITO透明阻变器件(T-RRAM)。高分辨透射电镜结果发现Dy2O3薄膜为纳米多晶，在Dy2O3薄膜与ITO底电极之间存在约10nm非晶界面层。研究认为非晶界面层可以作为氧阻挡层，可以有效的防止Dy2O3薄膜中的氧在电场作用下发生氧化反应向外界扩散，提高器件的使用寿命。本研究所提出的T-RRAM具有优良的光学透过性(>80%)、良好的循环特性34(>100次)、大开关比

8、(>10)和良好的耐久性(>10s)。对阻变各个阶段I-V特性曲线的分析表明器件的电阻转变是由Dy2O3层中氧离子在外加电场作用下迁移产