硅基阻性存储器特性及其渗流通道型开关机理研究

摘要

阻性随机存储器（阻性存储器）同时结合了Flash的高密度和DRAM的快速和耐用性特点，另外还具有低能耗、转换速度快、微缩特性优异（10nm以下）等突出优势，成为下一代存储技术的代表之一。硅基阻性存储器因为制作简单，可靠性高，与当前的CMOS工艺相容等特点得到了广泛关注。本文研究了Ag/a-silicon/p-silicon，Ag/SixC1-x/p-silicon两种结构阻性存储器的变阻特性及其状态转换机制。
　　本文首先对半导体存储器的发展及研究现状予以介绍，简单分析了各种类型半导体存储器的优缺点及其应用范围，介绍了阻性存储器及相关的几种导通机制。接着介绍了阻变式非易失性存储器（阻性存储器）的主要性能参数，器件的制作过程，I-V特性曲线，傅里叶红外光谱(FTIR)，电化学阻抗谱等分析手段。最后对两种器件分别进行讨论，根据I-V特性曲线set/reset过程缓变的特性，提出器件的状态转换过程与细丝型导电通道的建立无关，而是渗流通道的建立过程。
　　两类硅基阻性存储器结构都表现了稳定的双极特性，有较高的关断比，可靠性高。与此同时，渗流模型的提出，是对阻性存储器器件机理研究的有益补充。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 半导体存储器

1．1．1 易失性存储器

1．1．2 非易失存储器

1．2 阻性存储器技术的研究现状

1．2．1 阻性存储器的发展

1．2．2 阻性存储器的器件结构

1．2．3 阻性存储器电学特性及器件参数

1．3 阻性存储器的工作机理

1．3．1 ECM机制

1．3．2 VCM机制

1．3．3 TCM机制

1．3．4 PCM机制

1．4 选题及意义

1．4．1 Ag／a-silicon／p-silicon结构阻性存储器

1．4．2 Ag／SixC1-x／p-silicon结构阻性存储器

2 器件制备及表征方法

2．1 器件制备

2．1．1 HWCVD制备介质层

2．1．2 溅射法制备金属电极

2．1 表征方法

2．2．1 结构特性表征

2．2．2 电学特性表征

3 Ag／a-silicon／p-silicon阻性存储器及测试结果

3．1 器件制备过程

3．2 器件测试结果及分析

3．3 本章小结

4 Ag／SixC1-x／p-silicon型器件特性研究

4．1 器件制备及测试

4．2 器件特性研究

4．2．1 I-V特性曲线和渗流通道模型

4．2．2 对数拟合及缺陷态控制的空间电荷限制电流

4．2．3 缺陷态密度对set／reset电压的影响

4．2．4 阻抗谱分析及导通机制

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢