變存儲器阻變材料概述

變存儲器阻變材料概述本評論文旨在對電阻式隨機(jī)存取存儲器(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)點和缺點進(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，對電極材料1第一章緒論鍺點接觸式晶體管[1]，電子產(chǎn)業(yè)就從真空電子時代進(jìn)入了微電子時代。微電子存取存儲存取存儲器，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)點的可擴(kuò)展性兩方面展開了一種新的存儲理念的研究。 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)制和獲得直接的實驗數(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[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)備在半對數(shù)坐標(biāo)0.80.2的電阻切換效果會大大提高信噪比和簡化讀出存儲狀態(tài)的非易失性存儲器的應(yīng)用程序的過程。這項研究還提供了學(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)備在半對數(shù)坐標(biāo)下存儲單元的I-V特性曲0.80.2線線9納米級銀橋梁通過內(nèi)存膜穿透可視化的實現(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))的電阻式存儲器實現(xiàn)電阻切換存儲器的應(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年的存儲性能。固體電解液此被廣泛的用作存儲介質(zhì)。應(yīng)用固態(tài)電解液也存儲介質(zhì)構(gòu)建成的存儲器被稱為 (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，器件成分不會有所變，所以這種存儲器有著較高的壽命。((1-1)222gg2225可編程金屬化阻變存儲器的開關(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器單元采用的電極材料對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)存儲器件可分為六種基本類型：(1)電阻滯回型有機(jī)存儲器件；(2)雙極型有機(jī)存儲器件；(3)易揮發(fā)性有機(jī)存儲器件；(4)一次寫入多次讀取型有機(jī)存儲器件(WROM)；(5)非圖3-1有機(jī)存儲器件的電路-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器件相繼見諸于報道。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個讀寫周期具有小的