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缺陷对RRAM材料阻变机理的影响

杨金 , 代月花 , 徐太龙 , 蒋先伟 , 许会芳 , 卢金龙 , 罗京 , 陈军宁

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.17.010

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理和VASP仿真软件,分析了阻变随机存储器(RRAM)阻变效应的物理机制。对比计算了单斜晶相 HfO2中Ag掺杂体系、氧空位缺陷体系和 Ag 及氧空位缺陷共掺杂复合缺陷体系的能带、态密度、分波电荷态密度面和形成能,结果表明在相同浓度下 Ag 掺杂体系能形成导电通道,而氧空位缺陷体系不能形成导电通道;共掺杂体系中其阻变机制以 Ag 传导为主,氧空位缺陷为辅,且其形成能变小,体系更加稳定。计算共掺杂体系的布居数和迁移势垒,得出在氧空位缺陷存在的前提下,Ag-O 键长明显增加,Ag 离子的迁移势垒变小,电化学性能增强。进一步计算了缺陷间的相互作用能,其值为负,表明缺陷间具有相互缔合作用,体系更加稳定。

关键词: VASP , 阻变效应 , 缺陷 , 导电通道 , RRAM

含Ag电极的非晶In-Ga-Zn-O薄膜的阻变开关特性

娄建忠 , 贾长江 , 郝华 , 张二鹏 , 史守山 , 闫小兵

人工晶体学报

采用射频磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了非晶InGaZnO4(α-IGZO)薄膜,利用直流磁控溅射法制备的Ag金属薄膜作为反应上电极,构建了Ag/非晶InGaZnO4(α-IGZO)/Pt结构的阻变存储器件单元.所制备的器件具有双极型阻变特性,写入时间仅为107 ns,经过300次循环开关后,器件仍显示良好的开关效应.对置于高低阻态的器件使用5 mV横电压测量其电阻,电阻值经过1.2×104 s无明显衰减趋势,表明器件具有较好的保持特性.阻变开关机制归因于在外加电场的作用下,由于电化学反应,使得Ag导电细丝在存储介质α-IGZO薄膜中形成和溶解.

关键词: 阻变开关 , IGZO薄膜 , Ag电极 , 开关机制

预热处理温度对低温制备Mn掺杂ZnO薄膜结构和阻变性能的影响

陈齐松 , 王华 , 许积文 , 韦长成 , 张玉佩

兵器材料科学与工程

以水合乙酸锌、水合乙酸锰为前驱体,利用溶胶-凝胶旋涂法在p+-Si衬底上制备Mn掺杂的ZnO阻变薄膜(MZO)。研究工艺中预热处理温度对薄膜的微观结构、阻变特性的影响,分析了薄膜高阻态和低阻态的导电机理。结果表明:经250、300℃预热处理的MZO薄膜孔洞较多,而经350℃预热处理的MZO薄膜致密,无孔洞且呈c轴择优取向生长;经不同温度预热处理所制备的Ag/MZO/p+-Si器件均呈双极性的阻变特性,但经350℃预热处理的器件样品具有更显著的阻变行为和更高的高、低电阻比RHRS/RLRS(104~106);器件在高阻态的低压区为欧姆导电,高阻态高压区为肖特基发射电流传导,在低阻态为空间电荷限制电流(SCLC)传导。

关键词: Mn掺杂ZnO , 溶胶凝胶 , 阻变特性 , 预热处理

电场调控Pt/Co∶ZnO/Nb∶SrTiO3异质结阻变与磁性研究

胡诚 , 张婷婷 , 来国红 , 邱达 , 张昌华 , 朱永丹

人工晶体学报

利用脉冲激光沉积法在0.7% Nb∶ SrTiO3衬底上制备了Co∶ ZnO薄膜,并构建了Pt/Co∶ ZnO/Nb∶ SrTiO3异质结器件.该器件表现出典型的双极性阻变效应,在正、负向电压作用下,器件电阻可以在低阻态和高阻态之间变换,电阻变换比值可达到104,阻态具有一定的保持性与耐久性,同时Co∶ ZnO薄膜的饱和磁化强度会产生与阻变相关联的可逆调控.结合ZnO薄膜阻变与磁性调控结果发现,氧空位在Co∶ ZnO/Nb∶ SrTiO3异质结的阻变及磁性调控中具有重要作用,并采用氧空位产生与湮灭结合载流子注入-束缚/解束缚模型解释阻变与磁性调控.

关键词: 脉冲激光沉积 , Pt/Co∶ ZnO/Nb∶ SrTiO3异质结 , 阻变 , 氧空位 , 磁性

氩等离子体处理对ZnO薄膜阻变效应的影响

伏兵 , 诸葛飞 , 刘志敏 , 罗浩 , 梁凌燕 , 高俊华 , 曹鸿涛

材料科学与工程学报

本文研究了氩等离子体处理对ZnO薄膜阻变效应的影响,发现等离子体处理可以使薄膜表面平整,并且增加薄膜中的缺陷浓度.以等离子体处理后的ZnO薄膜作为介质层,在Pt/ZnO/Pt三明治结构中观察到无电形成过程的阻变效应.本文研究表明,氩等离子体处理是消除氧化物阻变效应电形成过程的有效手段.

关键词: 阻变 , ZnO薄膜 , 氩等离子体处理

BiFe0.95Mn0.05O3薄膜阻变效应的空间电荷限制电流机理分析

罗劲明 , 徐初东 , 陈书汉

材料导报

研究了BiFe0.95Mn005 O3薄膜器件的双极性阻变效应.通过对薄膜器件的电流电压曲线进行电导机制的拟合分析,发现在低阻态时其电流电压关系遵循欧姆定律,而在高阻态时则满足指数分布陷阱控制的空间电荷限制电流规律.同时,还研究了限制电流对双极性阻变效应的影响,结果表明通过调节限制电流值,可以改变薄膜内形成的导电丝粗细,从而得到不同的低阻态,实现薄膜器件的多态存储功能.在导电丝理论的基础上,利用指数分布陷阱控制的空间电荷限制电流机理对这一现象进行了详尽的阐述.

关键词: BiFe0.95Mn0.05O3 , 阻变效应 , 空间电荷限制电流

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