【摘 要】
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阻变式随机存储器(RRAM)是一种非易失性存储器(NVM),它通过电阻的变化来记录存储的数据信息。与传统的存储器相比,忆阻器有着简单的结构、高速度(ns)、低功耗(<1pJ)、集成密度高(crossbar)、寿命长等优异的存储特性,从而有望成为下一代信息存储器件。能够产生忆阻特性的材料多种多样,目前研究较多的有二元氧化物、固体电解质、钙钛矿氧化物、有机聚合物、硅基材料以及氮化物等。Ti3Si
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阻变式随机存储器(RRAM)是一种非易失性存储器(NVM),它通过电阻的变化来记录存储的数据信息。与传统的存储器相比,忆阻器有着简单的结构、高速度(ns)、低功耗(<1pJ)、集成密度高(crossbar)、寿命长等优异的存储特性,从而有望成为下一代信息存储器件。能够产生忆阻特性的材料多种多样,目前研究较多的有二元氧化物、固体电解质、钙钛矿氧化物、有机聚合物、硅基材料以及氮化物等。Ti3SiC2是一种特殊的陶瓷材料,它兼备金属和陶瓷的优良性能,具有低密度、高屈服强度、良好的导电率和导热性、耐高温等良好的特性,但是目前对Ti3SiC2的研究主要集中在机械、摩擦学方面,而将其作为忆阻材料应用在RRAM器件的研究却很少。本文将非晶Ti3SiC2粉末制成靶材,通过磁控反应溅射的方法制备出了含氧钛硅碳(TSC:O)薄膜,借助多种薄膜表征手段和光学、电学测试方法,研究了 TSC:O薄膜的微观结构、化学组分及光电性能;构建并制备了多种具有“上电极/TSC:(O,Ag)/下电极”结构的忆阻器,深入研究了电极组合、阻变层材料以及阻变层结构等对忆阻器性能的影响。获得的主要成果如下:(1)随着氧含量的增加,在400nm～2000 nm的波长范围内,TSC:O薄膜的透过率升高,反射率下降;在380nm～1600nm波长范围内,随着波长的增加,薄膜的折射率和消光系数减小;TSC:O薄膜的电阻率随氧含量增大而增加。(2)制备得到了 Pt/TSC:O/ITO忆阻器,测试其I-V特性,初步实现了突触权重的调控,并对其载流子传输机制进行研究;制备得到了 Pt-Ag/TSC:O/ITO忆阻器、Pt-Ag/TSC:O/p++-Si忆阻器和Pt-Cu/TSC:O/p++-Si三种不同结构的忆阻器,通过测试三种器件的I-V特性,对比研究上、下电极对基于TSC:O薄膜忆阻器性能的影响。(3)制备出了 Pt-Ag/TSC:(O,Ag)/p++-Si忆阻器,研究了不同外加激励条件对其I-V特性的影响,并分析讨论了器件的载流子传输机制;基于忆阻器实现了对突触权重的调控,并对器件的记忆性和均匀性进行了初步研究。
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