離子摻雜對氧化鈦基阻變存儲器的性能影響及導電機制研究.pdf

1、對阻變存儲器的研究已經(jīng)經(jīng)過了幾十年，但對阻變機理的研究尚不清晰，因此，對器件阻變機理的研究仍然是當今研究的重點。目前一般將阻變存儲器的存儲機制分為離子型阻變和電子型阻變兩類，其中，離子型阻變具有循環(huán)次數(shù)長、保持能力高等優(yōu)點，但常伴隨著高功耗和可靠性差的問題；而電子型阻變器件具有良好的一致性，功耗可隨面積成比例降低，便于集成等優(yōu)點，但循環(huán)能力和保持能力較差。本論文以Al/TiOx/Al結構電子型阻變器件為基礎，對阻變層中摻雜Al、Si和V

2、離子，研究摻雜對ATA結構器件的性能影響，旨在通過摻雜的方式使器件在具備電子型阻變器件優(yōu)點的同時，提高器件的循環(huán)能力和保持能力。
　　本論文實驗樣品的上下電極使用電子束蒸發(fā)設備制備，離子摻雜的氧化鈦阻變層使用多功能濺射設備制備，最終使用半導體參數(shù)分析儀測試制備樣品的電學性能，進而對樣品的阻變性能和傳輸機理進行分析和研究。
　　在本論文中設計如下實驗，設計了改變阻變層厚度；摻雜不同離子（Al、Si和 V離子），改變摻雜物濃度的

3、對比實驗，證明了摻雜Al、Si離子可以有效地提升ATA結構阻變器件的循環(huán)能力和保持能力，而且摻雜濃度是調(diào)節(jié)阻變性能的關鍵因素，并優(yōu)化出未摻雜器件和摻雜不同離子器件的最優(yōu)阻變性能條件。通過本論文的研究，有利于制備具有更高阻變性能的電子型阻變器件，對摻雜條件下電子型阻變存儲器的阻變性能和傳輸機制的研究提供經(jīng)驗，并為優(yōu)化出低功耗、高一致性、高循環(huán)次數(shù)和保持能力的新型阻變存儲器提供指導。
　　本論文還對未摻雜的Al/TiOx/Al結構器件

4、的阻變機理進行研究，證明了該器件具有非對稱勢壘結構，是符合SCLC傳輸機制的電子型阻變器件，而器件的循環(huán)能力較差的主要原因是陷阱深度的逐漸衰減和缺陷密度的降低。而通過對未摻雜器件和摻雜器件進行溫度測試，計算各器件不同循環(huán)次數(shù)下的活化能值，證明了摻雜 Al、Si離子有效地加深了器件初始的陷阱深度，并提高了器件的阻變性能。本論文創(chuàng)新性地使用了摻雜的方法改善了電子型阻變器件的性能，并對摻雜導致器件性能改善的阻變機理進行了研究，對研究電子型阻變