金属掺杂改善HfO2阻变存储器(RRAM)氧空位导电细丝性能

摘要

本研究采用金属掺杂的方式调控氧空位导电细丝的电子结构以获得更好的器件性能.计算了HfO2体系中四组氧空位的形成能,得到VO4-VO23-VO34-VO46最易形成的氧空位簇;分波电荷态密度进一步表明在[010]晶向上电荷聚集形成导电通道.另外,研究了Ag、Mg、Ni、Cu、Al、Ta、Ti掺杂对该缺陷体系电子结构的影响,显示Ni与其它金属相比,在共缺陷体系中最易形成,体系最稳定;VO-Ni共缺陷体系中导电细丝最均匀,最高等势面值最大,证明导电细丝最易形成;VO-Ni之间相互作用能为-2.335 eV,表明缺陷相互吸引;金属Ni具有很强的局域电子能力.