不同退火气氛下钛掺杂氧化铪阻变存储器的性能研究

采用磁控溅射和光刻技术制备了阻变层为钛掺杂氧化铪的阻变存储器件(RRAM),研究氮气和氧气中退火处理工艺对其阻变性能的影响规律.结果表明氮气退火工艺能显著提高ITO/Hf Ti O/Pt器件的阻变性能.与制备态相比,氮气退火后存储器的阻变窗口增大,阻变参数的分散性变好;而氧气退火后阻变性能变差.为探索不同退火气氛对RRAM性能的影响机制,我们结合电流-电压(I-V)拟合机制和光电子能谱(XPS)分析,可以推断出ITO/Hf Ti O/Pt器件的阻变性能来源于阻变层中的氧空位形成的导电细丝,氮气退火有利于导电细丝的形成和断裂,所以能够优化器件的阻变性能.

基于ITO电极下氧化铪基阻变存储器的性能研究

采用磁控溅射和光刻技术制备了1μm×1μm的Ti N/Hf O2/ITO(氧化铟锡)3层结构的器件,通过控制改变正负细丝形成(forming)电压的操作方式来研究其阻变性能。研究结果表明,在上述的两种操作模式下,当保持操作端不变时导电细丝的形成与断裂均发生在ITO端操作,且从电流-电压(I-V)循环曲线中均发现了器件具有自限流特性。同时,文中比较了氧化铟锡(ITO)和铂(Pt)两种电极下,存储器单元阻变性能的差别。结合电流-电压循环曲线的拟合机制,推断出自限流特性来源于氧化铟锡(ITO)电极与氧化铪基阻变层之间形成的界面层。进一步设计了基于氧化铟锡(ITO)电极下的氧化硅/氧化铪双层结构阻变层的器件,发现该器件仍具有自限流效应。而且,氧化硅层同样起到了降低操作电流的作用,故使得器件的功耗大幅度降低至16μW。