阻变式存储器存储机理

阻变式存储器（resistive random access memory, RRAM）是以材料的电阻在外加电场作用下可在高阻态和低阻态之间实现可逆转换为基础的一类前瞻性下一代非挥发存储器.它具有在32nm节点及以下取代现有主流Flash存储器的潜力,成为目前新型存储器的一个重要研究方向.但阻变式存储器的电阴转变机理不明确,制约它的进一步研发与应用.文章对阻变式存储器的体材料中几种基本电荷输运机制进行了归纳,总结了目前对阻变式存储器存储机理的理论模型.     

基于果胶的阻变存储器件性能的优化

有机阻变存储器具有较好的柔性、延展性和生物相容性等特征,但其电阻转变参量的均一性较差．以银掺杂生物果胶(pectin)材料为介质层薄膜,利用旋涂和蒸发镀膜工艺制备了阻变存储器件．基于导电细丝模型分析了该阻变存储器的阻变机制,并通过对比实验探究了pectin和 AgNO₃质量分数对阻变存储器工作性能的影响．此外,利用开启过程的限制电流对器件电阻值进行连续调节,实现了多级信息储存功能．实验表明：pectin作为无毒无害的生物材料可以应用于新型阻变存储器件中,利用金属离子掺杂技术可以对其阻变特性进行有效调控．     

基于果胶材料的阻变存储器离子缓冲层研究

采用微波辅助法制备了生物果胶薄膜,并作为缓冲层,制作了Ag/pectin/a-C/Pt阻变存储器.利用原子力显微镜表征薄膜表面的电流分布,探究了果胶薄膜的离子缓冲机理.分析了基于果胶薄膜的阻变存储器的阻变性能和阻变机制.结果表明:该缓冲层能够降低器件开关电压的波动性,提升高低阻态开关比.通过调控限制电流,在单一器件上实...     

氧化镍薄膜有负阻和开关特性

美国“应用物理快报”1970年1月(Appl.Phys.Lett.16(1),P.40)刊登了法国一实验室的一篇研究简报,报导氧化镍薄膜在室温下有开关和负阻效应。据说,这种效应是可逆的,并且有相当好的重复性。 先在真空中(<10~(-6)mm)把镍蒸发到300℃的云母或玻璃衬底上,然后在400℃的干燥氧气中将之完全转变为NiO薄膜。膜是多晶的,颗粒大小为1000埃数     

阻变存储器复合材料界面及电极性质研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理对比研究了Cu（111）/HfO₂（001）,Cu（111）/HfO₂（010）,Cu（111）/HfO₂（100）三种复合材料界面模型的失配率、界面束缚能、电荷密度、电子局域函数以及差分电荷密度. 计算结果表明：Cu（111）/HfO₂（010）失配率最小,界面束缚能最大,界面体系相对最稳定;对比电荷密度及电子局域函数图显示,只有HfO₂（010）方向形成的复合材料体系出现了垂直Cu电极方向完整连通的电子通道,表明电子在此方向上具有局域性、连通性,与阻变存储器（RRAM）器件导通方向一致;差分电荷密度图显示,Cu（111）/HfO₂（010）复合材料体系界面处存在电荷密度分布重叠的现象,界面处有电子的相互转移、成键的存在;进一步计算了Cu（111）/HfO₂（010）体系距离界面不同位置的间隙Cu原子形成能,表明越靠近界面Cu原子越容易进入HfO₂ 体内,在外加电压下易发生电化学反应,从而导致Cu导电细丝的形成与断裂. 研究结果可为RRAM存储器的制备及性能的提高提供理论指导和设计工具. 关键词： 阻变存储器 复合材料 界面 电子通道     

基于ZnO纳米线/PMMA复合材料的柔性阻变式随机存储器

基于ZnO纳米线/有机PMMA复合材料体系制备了柔性阻变式随机存储器,由于复合材料体系的低杨氏模量及高柔性特点,该器件展示了超高的机械耐受性.器件在大角度下弯折104次以上而未见性能退化,且数据保持性良好.器件的阻变存储机制可归因于导电细丝的形成与断裂,其中ZnO纳米线表面上的缺陷在导电细丝构建中起重要作用.     

测量I-V特性分析阻变存储器的导电机制

介绍了阻变存储器及其I-V特性的测试分析方法。通过测量三明治结构的阻变存储器的I-V特性,采用多种拟合方法,与导电机制原理对比,可以判断器件的导电机制,便于深入分析阻变机理。     

新型阻变存储器的物理研究与产业化前景

阻变存储器具有结构简单、速度快、存储密度高、易于三维集成等诸多优点,是下一代存储器的重要候选之一。文章详细介绍了阻变存储器的工作原理、电阻转变的物理机制、电阻转变过程中的物理效应以及阻变存储器的集成和产业化前景。     

热处理对ZnO∶Zn荧光薄膜结晶性能的影响

用热处理方法对电子束蒸发制备的ZnO∶Zn荧光薄膜分别进行400,600℃退火处理。采用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、光致发光光谱等方法,表征了ZnO∶Zn荧光薄膜的结构、成分、形貌、发光性能。在ZnO∶Zn荧光薄膜的X射线衍射谱和扫描电子显微镜照片中,可以看出经退火处理后结晶状况大大改善,多晶结构趋于规则,晶粒更加均匀且膜层结构更加致密。在ZnO∶Zn荧光薄膜的光致发光谱中,检测到490 nm处发光峰,认为一价氧空位(VO)充当发光中心,且薄膜的光致发光强度受热处理温度的影响很大。实验表明随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度提高,弥补了薄膜晶体表面的表面缺陷,薄膜的发光性能不断提高。     

基于ITO/聚甲基丙烯酸甲酯/Al的有机阻变存储器SPICE仿真

探索了ITO/PMMA/Al器件的阻变机理及其SPICE电路仿真, 通过优化聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)层退火温度, 器件可实现连续擦-读-写-读操作. 基于不同退火温度PMMA薄膜的表面形貌研究, 构建了单层有机阻变器件的非线性电荷漂移模型, 以及描述该模型掺杂区界面移动的状态方程, 并通过反馈控制积分器建立了SPICE仿真电路. 最后, 代入器件实际测量参数, 得到与器件实际结果基本一致的电流-电压模拟曲线. 结果验证了单层有机器件的阻变机理, 说明该非线性电荷漂移模型的SPICE仿真在有机阻变器件仿真中同样适用. 关键词： 有机阻变存储器 非线性电荷漂移 SPICE仿真     

掺杂富勒烯衍生物阻变存储器存储性质的调控研究

以PS(聚苯乙烯)和PC_(61)BM([6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯)为活性材料,通过加入导电性不同的缓冲层材料,优化了阻变存储器件的开关比。制备时分别以金纳米粒子(Au-NPs)、聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)材料作为器件的缓冲层,得到了开关比可调、存储机制不同的电双稳态器件。测试结果发现缓冲层材料导电性是影响器件开关比的关键因素,当缓冲层材料从绝缘性材料PVP换为导电性良好的金纳米粒子,其开关比从10~2逐渐增大到10~5。另外对于不同结构的存储机制,通过电流电压拟合曲线和能带原理图分析,发现缓冲层材料的导电性质及能级匹配是影响器件存储机制的重要因素。     

纳米TiO_2∶Zn薄膜电极紫外光电特性研究

采用sol-gel法制备了Zn2 掺杂的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极.通过光电流作用谱和电流-电位(I-U)曲线研究了掺杂不同浓度Zn2 的TiO2薄膜电极的光电特性.由光电流作用谱可知,Zn2 的掺杂可显著影响薄膜电极的光电流大小,且掺杂的最佳浓度与薄膜晶粒尺度有关.在320nm单色光照射下,掺杂浓度(摩尔浓度)为0.1%的薄膜电极光电流最大,与未掺杂的本征薄膜电极相比增幅达40%.I-U曲线表明,光照下,随电极电位由正到负逐渐降低,不同掺杂浓度的TiO2薄膜电极中均出现了阳极电流向阴极电流转换的现象,且Zn2 掺杂浓度可影响电极阳极电流的初始电位.另外,无光照的暗态下,各薄膜在负电位区域观察到了相似的随电位降低而迅速增大的阴极暗电流.     

纳米TiO2∶Zn薄膜电极紫外光电特性研究

采用sol-gel法制备了Zn2+掺杂的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极.通过光电流作用谱和电流-电位（I-U）曲线研〖WTBZ〗究了掺杂不同浓度Zn2+的TiO2薄膜电极的光电特性.由光电流作用谱可知，Zn2+的掺杂可显著影响薄膜电极的光电流大小，且掺杂的最佳浓度与薄膜晶粒尺度有关.在320nm单色光照射下，掺杂浓度（摩尔浓度）为0.1％的薄膜电极光电流最大，与未掺杂的本征薄膜电极相比增幅达40％.I-U曲线表明，光照下，随电极电位由正到负逐渐降低，不同掺杂浓度的TiO2薄膜电极中均出现了阳极电流向阴极电流转换的现象，且Zn2+掺杂浓度可影响电极阳极电流的初始电位.另外，无光照的暗态下，各薄膜在负电位区域观察到了相似的随电位降低而迅速增大的阴极暗电流.     

铜掺杂氧化锌薄膜阻变特性的研究

以 ZnO：Al为底电极,Cu为顶电极,在同种工艺条件下分别制备了类电容结构的纯ZnO 阻变器件和ZnO：2%Cu阻变器件,分析比较了两种器件的典型I-V特性曲线、置位电压（V_Set）和复位电压（V_Reset）的分布范围、器件的耐久性。结果显示,ZnO：Cu阻变器件较纯ZnO阻变器件有更大的开关比和更稳定的循环性能。另外,研究了 ZnO：Cu阻变器件的阻变机理,通过对其I-V特性曲线分析得出以下结论：ZnO：Cu阻变器件在高阻态遵循空间电荷限制电流效应,低阻态符合欧姆定律。     

分子包埋纳米粒子薄膜阻变特性研究进展

有机分子包埋纳米粒子阻变薄膜是信息存储领域的研究热点之一,本文从器件电极、介质层结构、纳米粒子种类、阻变机理和柔性弯折等方面,综述了其近年来的研究进展.电极/分子及分子/纳米粒子界面性质对器件阻变特性影响较大,但影响规律及界面调控机理仍待探究;分子结构与纳米粒子的种类、尺度及分布可改变膜内界面性质进而影响阻变特性;器件阻变机理主要包括导电细丝、电荷俘获与释放和电荷转移三种,其中导电细丝又分金属、氧空位和碳细丝.分子包埋纳米粒子薄膜阻变研究现多停留在小规模和静态器件方面,下一步应从连续卷绕制备、纳米粒子分布精确控制和耐弯扭特性等方面深入研究,为实现大面积、低成本、高柔性阻变存储器奠定基础.     

基于1,2-二氰基苯/聚合物复合材料的高耐久性有机阻变存储器

本文报道了一种基于1,2-二氰基苯(O-DCB)与聚(3-己基噻吩)(P3HT)复合薄膜的高耐久性有机阻变存储器(ORSM).ORSM表现出非易失型和双极性存储特性,电流开关比(I_on/off)超过10⁴,耐久性高达400次,保持时间为10⁵s,V_set和V_reset分别为-6.9 V和2.6 V.器件的阻变机理是陷阱电荷的俘获与去俘获,即负偏压或正偏压诱导电荷陷阱的填充和抽离过程,导致电荷传输方式的改变,从而产生高低电阻间的切换.器件的高耐久性一方面是由于O-DCB较小的分子尺寸和较好的溶解性形成了均匀分布且稳定的电荷陷阱,另一方面是由于O-DCB较好的分子平面促进了其与P3HT共轭链的相互作用.该研究为高耐久性ORSM的实现提供了一种有效途径,加快了ORSM的商业化应用进程.     

氧化钒薄膜的微结构及阻变特性研究

采用射频反应溅射法于室温下在Cu/Ti/SiO₂/Si基底上制备了氧化钒薄膜. X-射线衍射、X射线光电子能谱分析仪及原子力显微镜结果表明, 室温下制备的氧化钒薄膜除微弱的V₂O₅ (101)和V₂O₃ (110)峰外, 没有明显的结晶取向, 是VO₂, V₂O₅, V₂O₃及VO的混合相薄膜, 且薄膜表面颗粒大小均匀, 表面均方根粗糙度约为1 nm. 采用半导体参数分析仪对薄膜的电开关特性进行测试. 结果表明薄膜具有较低的开关电压(V_Set<1 V, V_Reset<-0.5 V), 并且具有稳定的可逆开关特性. 薄膜从低阻态转变为高阻态的电流(I_Reset)随限流的增大而增大.通过高低阻态时I-V对数曲线的拟合(高阻态斜率>1, 低阻态斜率=1), 认为Cu离子在薄膜中扩散形成的导电细丝是该体系发生电阻转变的主要机制. 关键词： 氧化钒薄膜 电阻开关 电阻式非挥发存储器 导电细丝     

基于Cu/SiO_x/Al结构的阻变存储器多值特性及机理的研究

采用氧化硅材料构建了Cu/SiOx/Al的三明治结构阻变存储器件.用半导体参数分析仪对其阻变特性进行测量,结果表明其具有明显的阻变特性,并且通过调节限制电流,得到了四个稳定的阻态,各相邻阻态的电阻比大于10,并且具有良好的数据保持能力.在不同温度条件下对各个阻态进行电学测试及拟合,明确了不同阻态的电子传输机理不尽相同:阻态1和阻态2为欧姆传导机制,阻态3为P-F(Pool-Frenkel)发射机制,阻态4为肖特基发射机制.根据电子传输机制,建立了铜细丝导电模型并对Cu/SiOx/Al阻变存储器件各个阻态的电致阻变机制进行解释.     

有负阻的绿色发光二极管

日本东芝电气公司研制了一种具有p—n—p—n结构的磷化镓发光二极管。生长方法是双液相外延。用拉制的GaP衬底,在石墨舟中进行外延生长。第一个n区是衬底晶体,第一个p区和第二个n区都在第一个外延层里形成,第二个n区是第二外延层。第一外延层中的p区是由于施主杂质和从石墨     

奇异的模拟负阻特性

介绍模拟负阻器的原理及其特性，并对其进行一些讨论．