论文部分内容阅读
随着信息科技的飞速发展,存储器得到广泛的应用,高速度与大容量的永久记忆存储器的研制与开发是推动数字技术快速发展的必要条件。电阻式随机存储器凭借其结构简单、读/写快速、低功耗、与CMOS工艺兼容等优点,有着广泛的应用前景,已成为材料学,物理学和电子学研究领域的热点。目前,RRAM的研究主要面临两个方面的难题有待解决。首先,电阻转变的物理机制仍不明确,其次RRAM器件的稳定性,均匀性和疲劳特性等阻变性能与实际应用还有很大差距。本文围绕这两个问题,对Metal /Pr0.3Ca0.7MnO3/Pt （M/PCMO/Pt）异质结在电场和电脉冲诱发条件下电阻转变特性进行深入的研究。主要研究结果如下:1.通过磁控溅射、PLD和喷涂仪方式制备Ag电极,分别对这三种方式得到的Ag/PCMO/Pt异质结阻变特性进行研究。实验结果给出采用不同方法得到的样品展现出不同的阻变特性。磁控制作电极的样品得到低的转变电压,高的电阻转变率,但样品均匀性很差,样品成品率低。PLD制作电极的样品难出现电阻转变特性。空气喷涂制作电极的样品成品率高,均匀性较好,但是疲劳特性差,电极不牢固不适合生产应用。实验给出单纯通过改变电极制作方式难于得到理想的RRAM器件,同时实验进一步为阻变发生在电极与薄膜接触界面这一观点提供证据。2.研究合金电极对异质结阻变特性的影响。采用磁控溅射分别制得Ag-Ti（Alloy）/PCMO/Pt,Ag/PCMO/Pt,Ti/PCMO/Pt异质结,通过控制电极材料结构和组分,调节M/PCMO界面结构,显著改善了器件的稳定性、均匀性和疲劳性,同时很大程度提高了器件的成品率。研究表明,Ag-Ti（Alloy）/PCMO/Pt异质结有着与Ag（paste）/PCMO/Pt异质结相似的负向双极性电阻转变特性（Negative Bipolar Resistance Switching, NBRS）。合金与薄膜接触界面形成缺陷状态,在外电场的作用下使薄膜中的氧离子发生移动填充/逃离空位陷井,电流传导由空间电荷限制电流（SCLC）机制所控制。3.采用脉冲激光沉积系统制备Ti/PCMO/LSMO/Pt异质结,LSMO功能插层的引入克服了PCMO与底电极Pt直接接触而形成界面缺陷这一弊端,同时在电阻转变过程中LSMO功能层起到了氧离子的储蓄库的作用,从而改善了器件的电阻转变比率和电阻转变的疲劳性。