掺镧的钛酸锶薄膜的阻变性能研究
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12.3.2 4
RRAM的优点
Low operation voltage Low power consumption Long retention time
Small cell size
RRAM
High operation speed
High endurance
Non-destructive readout
Simple structure Low cost
Strukov, D. B., Snider, et al., Nature 453, 80 (2008)
12.3.2
5
二、 RRAM的导电机制 的导电机制
阻变机制的介绍： 阻变机制的介绍
肖特基发射效应
导电细丝理论 RRAM mechanism
P-F效应 效应
2次
退火 热解 薄膜样品
700 ℃ /10分钟 5分钟/ 380℃
12.3.2
10
器件结构
应用于阻变存储器的La:STO薄膜材料，其存储器结构一般采用三明治 MIM结构。
图1 La:STO MIM测试器件结构
12.3.2
11
四、La:STO 薄膜的结构表征和电学性能测试
1. 结构表征
图2 掺杂La:SrTiO3薄膜的XRD图
12.3.2
16
感谢大学四年来辛勤教育我的所有老师！ 欢迎各位评委老师指正！
12.3.2
17
百度文库
XIANGTANUNIVERSITY
掺镧的钛酸锶薄膜的阻变性能研究
学 专
号： 2007700410 业： 微电子学
12.3.2
1
主要内容
RRAM研究背景 RRAM的导电机制 溶胶-凝胶法制备La:STO薄膜 La:STO薄膜的阻变性能分析 总结 致谢
12.3.2 2
一、 RRAM研究背景 研究背景 非易失性存储器
12.3.2
12
图3 La:SrTiO3薄膜的AFM图 可以看出La:STO样品结晶度好、表面致密、平整，单个晶粒的形态为 类圆锥状，分布比较均匀，晶粒度为10~20 nm。
12.3.2
13
2. 电学性能测试
图4 (a) Pt/Sr0.99 La 0.01TiO3/Pt的不同限制电流下的Bipolar开关行为 (b) Unipolar 开关行为
12.3.2 14
图5 (a) Icc=1 mA时高电压扫描下的I-V曲线,(b) Icc=0.1 mA，低电压扫描下的I-V曲线
12.3.2
15
五、 总结
阻变存储器集聚了下一代随机存储器的多个突出优点，有 成为下一代核心内存和存储器的巨大应用潜力，是目前新型 存储器的一个重要研究方向。 溶胶-凝胶法具有制备过程简单，均匀性好，易于控制薄 膜组分，不需要极端和复杂设备，成膜面积大，生产成本低， 将来极有可能用于阻变式存储器的生产中。 La:STO具有优异的阻变性能 ，具有广阔的应用价值。
SCLC
缺陷能级的 俘获和释放
Lan C Y, et al.,Journal of The Electrochemical Society, 155,8(2008)
12.3.2 6
各种电阻转变机制的电流电压特性关系
LEE D,CHOI H,SIM H,et al.,IEEE Electron Device Lett.,26 ,10 (2005)
12.3.2
7
三、溶胶-凝胶法制备La:STO薄膜
12.3.2
8
前驱体溶液配置
乙酸，乙二醇甲醚 硝酸镧
青黄色
醋酸锶 钛酸四酊脂
A溶液 B溶液
米黄色
橙黄色
前驱体溶液
乙二醇甲醚 乙酰丙酮
整合剂
12.3.2
9
制膜的工艺流程 匀 胶 前驱体溶液 硅基片
6秒/400转 30秒/4000转
重复
烘干
5分钟/ 180℃
高密度、高速度、低功耗 PRAM FRAM
MRAM
RRAM
Akihito Sawa, Materials Today, 11, 6 (2008)
12.3.2
3
各种存储器的性能比较
Chun-Chieh Lin, et al., IEEE Electron Device Lett. 54,12 (2007)
RRAM的优点
Low operation voltage Low power consumption Long retention time
Small cell size
RRAM
High operation speed
High endurance
Non-destructive readout
Simple structure Low cost
Strukov, D. B., Snider, et al., Nature 453, 80 (2008)
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5
二、 RRAM的导电机制 的导电机制
阻变机制的介绍： 阻变机制的介绍
肖特基发射效应
导电细丝理论 RRAM mechanism
P-F效应 效应
2次
退火 热解 薄膜样品
700 ℃ /10分钟 5分钟/ 380℃
12.3.2
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器件结构
应用于阻变存储器的La:STO薄膜材料，其存储器结构一般采用三明治 MIM结构。
图1 La:STO MIM测试器件结构
12.3.2
11
四、La:STO 薄膜的结构表征和电学性能测试
1. 结构表征
图2 掺杂La:SrTiO3薄膜的XRD图
12.3.2
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掺镧的钛酸锶薄膜的阻变性能研究
学 专
号： 2007700410 业： 微电子学
12.3.2
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主要内容
RRAM研究背景 RRAM的导电机制 溶胶-凝胶法制备La:STO薄膜 La:STO薄膜的阻变性能分析 总结 致谢
12.3.2 2
一、 RRAM研究背景 研究背景 非易失性存储器
12.3.2
12
图3 La:SrTiO3薄膜的AFM图 可以看出La:STO样品结晶度好、表面致密、平整，单个晶粒的形态为 类圆锥状，分布比较均匀，晶粒度为10~20 nm。
12.3.2
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2. 电学性能测试
图4 (a) Pt/Sr0.99 La 0.01TiO3/Pt的不同限制电流下的Bipolar开关行为 (b) Unipolar 开关行为
12.3.2 14
图5 (a) Icc=1 mA时高电压扫描下的I-V曲线,(b) Icc=0.1 mA，低电压扫描下的I-V曲线
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五、 总结
阻变存储器集聚了下一代随机存储器的多个突出优点，有 成为下一代核心内存和存储器的巨大应用潜力，是目前新型 存储器的一个重要研究方向。 溶胶-凝胶法具有制备过程简单，均匀性好，易于控制薄 膜组分，不需要极端和复杂设备，成膜面积大，生产成本低， 将来极有可能用于阻变式存储器的生产中。 La:STO具有优异的阻变性能 ，具有广阔的应用价值。
SCLC
缺陷能级的 俘获和释放
Lan C Y, et al.,Journal of The Electrochemical Society, 155,8(2008)
12.3.2 6
各种电阻转变机制的电流电压特性关系
LEE D,CHOI H,SIM H,et al.,IEEE Electron Device Lett.,26 ,10 (2005)
12.3.2
7
三、溶胶-凝胶法制备La:STO薄膜
12.3.2
8
前驱体溶液配置
乙酸，乙二醇甲醚 硝酸镧
青黄色
醋酸锶 钛酸四酊脂
A溶液 B溶液
米黄色
橙黄色
前驱体溶液
乙二醇甲醚 乙酰丙酮
整合剂
12.3.2
9
制膜的工艺流程 匀 胶 前驱体溶液 硅基片
6秒/400转 30秒/4000转
重复
烘干
5分钟/ 180℃
高密度、高速度、低功耗 PRAM FRAM
MRAM
RRAM
Akihito Sawa, Materials Today, 11, 6 (2008)
12.3.2
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各种存储器的性能比较
Chun-Chieh Lin, et al., IEEE Electron Device Lett. 54,12 (2007)