【摘 要】
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电阻式随机存储器(RRAM)具有容量大，读写速度快，功耗低，制备简单等优势，作为新一代的非挥发性存储器，引起了人们的广泛关注。电阻式随机存储器一般采用三维交叉堆叠结构，在读取指定
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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电阻式随机存储器(RRAM)具有容量大，读写速度快，功耗低，制备简单等优势，作为新一代的非挥发性存储器，引起了人们的广泛关注。电阻式随机存储器一般采用三维交叉堆叠结构，在读取指定单元的存储状态时，流经周围存储单元的电流会对指定单元的读取信息产生“交叉串扰”问题。RRAM根据电阻转变与外加电压的关系可以分为单极性(URS)和双极性(BRS)电阻转变模式。对于单极性电阻转变结构，可以将开关元件与存储元件串联以避免交叉串扰问题。但是，传统硅基平面型二极管开关与RRAM的交叉阵列结构不兼容，因此人们致力于新型的与RRAM兼容的开关元件的开发。目前研究的开关元件主要包括：半导体叠层薄膜构成的P-N结开关；半导体薄膜与金属电极形成的Schottky结开关：具有单稳态电阻转变特性的开关单元。而对于双极性电阻转变结构，可以通过制备背对背结构(Complementary RS)，或者制备低阻态本身具有整流特性的阻变元件来解决交叉串扰问题。本论文针对单极性和双极性电阻转变结构的交叉串扰问题，主要开展了以下工作：
(1)采用金属薄膜热氧化法制备了Pt/Ti/TiO2/Pt结构的Schottky结开关元件。此结构表现出很好的整流特性，可以用来解决单极性电阻转变结构的交叉串扰问题。实验测量288 K至348 K温度范围内正向偏压下的Ⅰ-Ⅴ曲线，并由此推算出零偏压下Schottky势垒高度φb0为0.75 eV左右。这种方法制备工艺简单，可大面积成膜，且成品率高，对单极性RRAM实用化的推进有至关重要的作用。
(2)研究了基于氧空位丝通道模型的背对背结构解决双极性结构的交叉串扰问题。采用脉冲激光沉积法制备TiO2薄膜，并且通过控制沉积室内的氧压制备得到了不同氧含量的TiO2-x薄膜叠层结构。制备得到了极性相反的双极性存储单元：Pt/TiO2-x/TiO2/Pt、Pt/TiO2/TiO2-x/Pt。采用“忆阻丝”模型分别拟合了单个单元和背对背结构的Ⅰ-Ⅴ曲线，验证了基于氧空位丝通道模型的背对背结构解决交叉串扰问题的可行性。
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