论文部分内容阅读
随着传统硅基CMOS逐渐走向物理和技术的极限，许多研究小组相继提出新的存储机制，以取代当前基于硅技术的存储方式。电阻开关记忆元因具有高集成度、低能耗等优点，展示出了良好的应用价值并得到了广泛研究。目前制备这类器件主要采用氧化物材料，如TiO2、NiO、Cu2O等。本文选择快离子导体材料(S掺杂CuI)构造新型的电阻开关记忆元，期望获得优于氧化物器件的存储性能。文中采用脉冲激光沉积(PLD)系统制备了基于S掺杂CuI(CIS)薄膜的记忆元，并通过电学测试和多种微观表征手段，对其开关性能及机制进行了系统研究。主要工作如下：
(1)Cu/CIS/Pt记忆元的研究
基于快离子导体薄膜的记忆器件通常有良好的开关性能。本文首次在该领域内通过PLD方法制备出Cu/CIS/Pt结构的记忆元。薄膜的成分与结构分别由XPS与XRD进行确定。电导．电压特性的测试显示器件具有开关效应，且阈值电压相当小；读写测试的结果说明器件完全具有应用价值，如果减小尺寸和改善工艺，读写周期可大幅缩短。在器件的失效过程中，阈值电压逐渐增大，并且低阻态的载流子传导机制也发生了变化，由SCLC(空间电荷限制电流)理论可对其进行解释。通过EDX和HRTEM等表征手段，并结合其他实验结果，我们提出了全新的Cu/CIS/Pt 记忆元的开关机制，认为高低阻态转变是一个电场导致的相变过程。
(2)PLD生长Cu2S、Ag3SI薄膜的研究
我们试图利用PLD方法生长同为快离子导体的Cu2S、Ag3SI薄膜。在高能量、高真空条件下，成功生长了Cu2S薄膜，进而制备了Cu/Cu2S/Pt器件，电流—电压特性显示其具有开关效应且高低阻态的比值很大。尽管烧结出含有β-Ag3SI成分的靶材，但是没有生长出相应成分的薄膜。