不同電極對ZnO薄膜電阻開關特性的影響.pdf

1、這幾年，存儲器市場因電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展得到了迅速的擴張，同時，這也對存儲器提出了更高的要求。未來的存儲器需要有更快的速度，更低的功耗，更長的壽命，以及更小的尺寸?，F(xiàn)在人們已經(jīng)提出了多種非揮發(fā)性存儲器，比如鐵電存儲器（FRAM）、相變存儲器（PRAM）、磁阻存儲器（MRAM）、電阻存儲器（RRAM）。在這些非揮發(fā)存儲器中，電阻存儲器具有擦寫速度快，運行功耗低，結構簡單，與傳統(tǒng) CMOS工藝兼容性好等優(yōu)點，被認為是能替代閃存，而成為下一代通

2、用存儲器。ZnO作為一種重要的寬禁帶半導體材料，已表現(xiàn)出較為優(yōu)異的電阻開關特性。雖然有關 ZnO薄膜電阻開關特性的研究工作不少，但是有關電極對ZnO薄膜電阻存儲器性能影響方面的研究很少。在電阻存儲器中，電極不僅可以用來傳導電流，還會影響電阻存儲器的開關性能，因此有必要研究電極對ZnO薄膜電阻開關性能的影響。
　　本文采用直流磁控濺射技術沉積ZnO薄膜，利用電子束蒸發(fā)技術制備電極，獲得TE/ZnO/BE三明治結構的器件，其中TE為上

3、電極，BE為下電極。采用X射線衍射儀，I-V特性測試儀等對ZnO電阻開關器件進行了測試分析，討論了電極材料對Forming電壓、Set電壓、Reset電壓以及器件工作壽命等方面的影響，并對相關機理進行了研究。主要取得了如下的結果：
　　（1）ZnO電阻開關存儲器具有單極型電阻開關特性。器件在高阻態(tài)的電流傳導機制為空間電荷限制電流傳導；在低阻態(tài)的電流傳導機制為歐姆傳導。電阻開關特性可以用燈絲模型進行解釋。
　　（2）采用Al金

4、屬、Cu金屬、n型重摻Si這些不同的材料作為ZnO薄膜的下電極，ZnO薄膜電阻存儲器都表現(xiàn)出穩(wěn)定的電阻開關特性。但是不同的上電極對Forming電壓、Set電壓、Reset電壓以及漏電流有明顯的影響。n型重摻 Si會在界面處和ZnO薄膜產(chǎn)生勢壘，使漏電流變大，操作電壓增高。
　?。?）在Al金屬、Au金屬、Cu金屬和Fe金屬作為上電極的結構單元中，ZnO薄膜電阻存儲器也都表現(xiàn)出穩(wěn)定的電阻開關特性。當Al金屬作為上電極時，ZnO薄膜