论文部分内容阅读
随着当今信息科技的发展以及智能产品更新换代的加速,市场对其中起到中流砥柱作用的存储器有着更高的要求:更高的数据读、写速度,更好的微缩性能,更长的数据保持性能,更好的循环测试性能。目前市场主流的非易失性半导体存储器Flash存储器却遭遇了尺寸缩小的瓶颈。因此新型非易失性存储器的研究受到广泛的关注与研究。电致阻变存储器(RRAM)具有结构简单、数据读/写速度快、循环测试性能优异、低功耗、长保持与CMOS工艺兼容等优势成为下一代存储器的有力竞争者。 本文采用溶胶-凝胶法制备阻变层薄膜,真空蒸镀法制备电极,制备了Ag/MZO/p+-Si、Ag/LZMO/p+-Si、Ag/MZO/LZMO/p+-Si及Ag/LZMO/MZO/p+-Si等结构阻变器件。采用X射线衍射、场发射扫描电镜、吉利时2400源表对薄膜结构、微观形貌及I-V特性进行测试分析。主要研究内容与结果如下: 1.研究了预热处理温度对Ag/MZO/p+-Si器件的阻变性能的影响。不同预热处理温度得到的器件均表现出双极性电阻转变效应,经350℃预热处理的薄膜沿c轴择优取向生长,器件具有最高的高、低阻态电阻比。器件高阻态的低压区为欧姆导电,高阻态高压区为肖特基发射电流传导,在低阻态为空间电荷限制电流(SCLC)传导。 2.研究了膜厚和退火温度对Ag/LZMO/p+-Si器件的阻变特性的影响。以非晶态LZMO为基的Ag/LZMO/p+-Si器件具有典型的双极性电阻转换效应。减小膜厚会降低器件的I-V循环测试性能。膜厚为145nm和214nm的器件经1000次I-V循环,其高、低阻态电阻比,置、复位电压均保持相对稳定。经不同温度退火的器件均具有显著地阻变特性:经1000次I-V循环还保持着较高的高、低阻态电阻比,较为稳定的置、复位电压。Ag/LZMO/p+-Si器件的导电机制多为SCLC机制、导电细丝机制、肖特基势垒发射机制,随内部缺陷的变化而变化。 3.研究了Ag/MZO/LZMO/p+-Si器件和Ag/LZMO/MZO/p+-Si器件阻变特性。Ag/MZO/LZMO/p+-Si器件和Ag/LZMO/MZO/p+-Si器件都具有典型的双极性电阻转换效应。其导电机制都是缺陷能级电荷俘获与释放机制,LZMO/MZO界面缺陷是形成缺陷能级的主要因素。Ag/LZMO/MZO/p+-Si具有更高的高、低阻态电阻比,优良的I-V循环测试性能;置、复位电压累计分布比较集中。