RRAM阻变效应的物理机制

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理对阻变随机存取存储器(RRAM)器件的阻变物理机制进行了分析研究。对比计算了氧空位缺陷或掺杂(Al,Ti和La)HfO2体系的形成能、能带结构、态密度以及迁移势垒能,结果表明,掺杂后体系的氧空位形成能明显减小,掺杂促进了氧空位的形成;无论掺杂和未掺杂的体系,当氧空位存在时禁带宽度会明显减小,且禁带中多出一个占据态的峰,材料的导电能力明显增强。表明氧空位是材料导电的主要因素,杂质起到辅助作用。计算结果与相关实验结果相符合。进一步分析迁移势垒能,说明金属杂质对氧空位产生缔合作用而促使形成团簇,从而对器件的操作电压、工作速度等产生影响。