HfO_(2)/NiO_(x)/HfO_(2)堆栈的三电阻态开关特性与导电机制

摘要

采用磁控溅射制备了沿晶向择优生长的NiO_(x)薄膜,并与多晶HfO_(2)薄膜组装成HfO_(2)/NiO_(x)/HfO_(2)堆栈器件,研究其电阻开关特性和导电机制.微结构分析表明,NiO_(x)薄膜主要成分为NiO和Ni_(2)O_(3),薄膜整体富含氧空位.HfO_(2)/NiO_(x)/HfO_(2)堆栈器件初期呈现两电阻态的双极性电阻开关特性,高低电阻比约为10~5;但中后期逐步演变为具有“两级置位过程”的三电阻态开关特性.器件循环耐受性大于3×10~3个周期,数据持久性接近10~4s.器件高低电阻态满足欧姆导电机制,而中间电阻态遵循空间电荷限制电流导电机制.NiO_(x)薄膜中的氧空位导电细丝和上层HfO_(2)薄膜中的空间电荷限制电流共同作用使得HfO_(2)/NiO_(x)/HfO_(2)堆栈器件表现出稳定的三电阻态开关特性,有望应用于多级非易失性存储器和类脑神经突触元件.