變存儲(chǔ)器阻變材料概述

變存儲(chǔ)器阻變材料概述本評(píng)論文旨在對(duì)電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RRAM)的最新進(jìn)展進(jìn)行全面審查。首先，機(jī)阻變材料進(jìn)行了總結(jié)，并且它們各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了討論。第三，著重介紹無機(jī)阻變材料中過渡金屬二元氧化物和固態(tài)電解質(zhì)，并展開介紹幾種二元氧化物重要的開關(guān)機(jī)制。第四，介紹有機(jī)阻變材料的組成和應(yīng)用方向。第五，介紹電極材料，對(duì)電極材料1第一章緒論鍺點(diǎn)接觸式晶體管[1]，電子產(chǎn)業(yè)就從真空電子時(shí)代進(jìn)入了微電子時(shí)代。微電子存取存儲(chǔ)存取存儲(chǔ)器，由于受電容充放電的限制只能將數(shù)據(jù)保持很短的一段時(shí)間。閃存，到制。因此，結(jié)合非揮發(fā)性高耐力和超越32納米節(jié)點(diǎn)的可擴(kuò)展性兩方面展開了一種新的存儲(chǔ)理念的研究。 的一員，RRAM要做到與現(xiàn)在主流的浮柵Flash2記表1現(xiàn)階段報(bào)道的阻變轉(zhuǎn)化特性的材料3，4第二章無機(jī)阻變材料x的TiO，NIO，的TaO和HfO)，三元和更多的復(fù)合氧化物(例如，鈦酸鍶，xXxx332xy氮化物(例如，氮化鋁和氮化硅)和其他(包括AC，的a-Si等)。下面，我們1.1NiO薄膜最主要的課題是了解細(xì)絲狀導(dǎo)電的物理機(jī)制和獲得直接的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。Park和他ta態(tài)NiO薄膜的影像,(b)是高阻態(tài)NiO薄膜的影像，5空缺有關(guān)。之后審查兩種類型的電阻轉(zhuǎn)換規(guī)格參數(shù)表，這兩種類型分別是Pt/NiO/Pt的取向附生的結(jié)構(gòu)和NiO多晶層。結(jié)果顯示，多晶層顯示出充分可再0.830.17p人們發(fā)現(xiàn)在電極和過渡性氧化物薄膜接觸面上的反應(yīng)影響著金屬/NiO/金屬62O乎沒有影響[15]。高分辨率掃描透射電子顯微鏡顯示二氧化鈦銳鈦礦納米層約2.5研究表明,只有一小部分的導(dǎo)電細(xì)絲在陽極附近的薄膜電阻切換。在另一項(xiàng)關(guān)于發(fā)射注入或由空間電荷限制過度傳導(dǎo),電阻無法通過導(dǎo)線細(xì)絲機(jī)制從高阻態(tài)轉(zhuǎn)換7基于TiO的電阻存儲(chǔ)器設(shè)備的電阻開關(guān)特性,例如，由于連續(xù)電阻切換減少了分2如果過渡金屬氧化物薄膜沉積在硅基片上直接表現(xiàn)出電阻開關(guān)特性,這將是/原子層證了TiO/N+—Si結(jié)構(gòu)的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。其結(jié)果是，在100~22nSi行為進(jìn)行了觀察。i夾層結(jié)構(gòu)的電阻切換是由電子俘獲和可能影響氧化物內(nèi)部電場的分布的在過渡和Al/ZrO2/Pt設(shè)備進(jìn)行對(duì)比，Ti/ZrO2/Pt設(shè)備具有更好的電阻開關(guān)性。例如，Pt/ZrO2/Pt和Al/ZrO2/Pt的器件的電阻開關(guān)參數(shù)顯示出在連續(xù)電阻開關(guān)周期級(jí)[24]。2.1.3ZnO薄膜8s的MgZnO薄膜。在Pt/MgZnO/Pt的器件顯示出可逆的穩(wěn)定的電阻開關(guān)0.20.80.20.8尖晶石的結(jié)構(gòu)。圖2-3顯示了基于Pt/尖晶石-MgZnO/Pt設(shè)備在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)0.80.2的電阻切換效果會(huì)大大提高信噪比和簡化讀出存儲(chǔ)狀態(tài)的非易失性存儲(chǔ)器的應(yīng)用程序的過程。這項(xiàng)研究還提供了學(xué)習(xí)電阻開關(guān)現(xiàn)象起源的物質(zhì)基礎(chǔ)。圖2-3顯示了基于Pt/尖晶石-MgZnO/Pt設(shè)備在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)下存儲(chǔ)單元的I-V特性曲0.80.2線線9納米級(jí)銀橋梁通過內(nèi)存膜穿透可視化的實(shí)現(xiàn)可以解釋為在低電阻狀態(tài)的高導(dǎo)電設(shè)備顯示出超快的速度，高度可擴(kuò)展(低至亞100納米范圍內(nèi))的電阻式存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)電阻切換存儲(chǔ)器的應(yīng)用[32]。被證明其具有快速編程(小于50納秒)和高的電阻率(104以上)。制造在柔性塑料襯底的器件在重復(fù)彎曲測試中表現(xiàn)出優(yōu)異的耐久性，顯示出其是潛在的柔性低成本的存儲(chǔ)器裝置。等人制造的ITO(氧化銦錫)/ZnO/ITO結(jié)構(gòu)并研究了其電阻切換性能[33]。ITO/ZnO/IT結(jié)O構(gòu)包括其襯底在可見光區(qū)域已經(jīng)8有1％的透射率，并在3V保留極好的開關(guān)性能研。究表明，ITO/ZnO/ITO裝置可保持其超過10年的存儲(chǔ)性能。固體電解液此被廣泛的用作存儲(chǔ)介質(zhì)。應(yīng)用固態(tài)電解液也存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu)建成的存儲(chǔ)器被稱為 (Ag/Cu)或惰性金屬電極(Pt/IrO)/固態(tài)電解液/惰性金屬電極(Pt/IrO)。22CBRAM的阻變機(jī)理比較清晰，其阻變現(xiàn)象的原因是由金屬性導(dǎo)電細(xì)絲(Filament的)形成和破滅而，其形成與破滅有是由易氧化金屬電極材料的電化學(xué)“1”。由于這種變化為物理變化，器件成分不會(huì)有所變，所以這種存儲(chǔ)器有著較高的壽命。((1-1)222gg2225可編程金屬化阻變存儲(chǔ)器的開關(guān)閾值電壓主要取決于固體電解質(zhì)材料和電表2具有阻變特性的材料體系，開關(guān)閾值電壓主要取決于固體電解質(zhì)和電極材料阻變存儲(chǔ)器單元采用的電極材料對(duì)器件的性能和阻變開關(guān)機(jī)制產(chǎn)生著重要第三章有機(jī)阻變材料complexes)功能層材料；4).納米顆粒混合體(nanoparticleblends)功能層材料。根據(jù)電流－電壓關(guān)系(如:圖3-1所示)，有機(jī)存儲(chǔ)器件可分為六種基本類型：(1)電阻滯回型有機(jī)存儲(chǔ)器件；(2)雙極型有機(jī)存儲(chǔ)器件；(3)易揮發(fā)性有機(jī)存儲(chǔ)器件；(4)一次寫入多次讀取型有機(jī)存儲(chǔ)器件(WROM)；(5)非圖3-1有機(jī)存儲(chǔ)器件的電路-電壓關(guān)系示意圖的器件結(jié)構(gòu)：金屬-絕緣體-金屬(MIM)三明治夾心結(jié)構(gòu)。該工作的兩個(gè)金屬電極為鉛，有機(jī)功能材料為在輝光放電的情況下沉積的聚(二乙烯基苯)[50]，阻態(tài)可保持30分鐘，循環(huán)次數(shù)可達(dá)2.5x105次。隨后，利用輝光放電的方式制備的基于如苯乙烯、乙炔和苯胺等其它聚合物的存儲(chǔ)器件相繼見諸于報(bào)道。第四章電極材料傳統(tǒng)電子設(shè)備中的電極主要充當(dāng)載流子的傳送通道，而在RRAM中他們常(ITO)結(jié)構(gòu)中觀察到穩(wěn)定的雙極性電阻轉(zhuǎn)換機(jī)制，但把銅電極替換成為鉑電極后OPt示400個(gè)讀寫周期具有小的