基于Ga2O3薄膜的多值存儲(chǔ)及電荷俘獲特性研究.pdf

1、當(dāng)前由于便攜式移動(dòng)電子設(shè)備和云服務(wù)系統(tǒng)的流行，人們對(duì)非易失性存儲(chǔ)器的性能要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的Flash存儲(chǔ)器因其高密度、低功耗的優(yōu)勢(shì)目前仍是非易失性存儲(chǔ)器市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，然而基于電荷存儲(chǔ)機(jī)制的Flash存儲(chǔ)器本身也存在著嚴(yán)重的缺陷，如操作電壓高、編程速度慢、耐受性差等。阻變存儲(chǔ)器（RRAM）基于非電荷存儲(chǔ)機(jī)制，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗小、成本低、可快速讀寫(xiě)、易于集成并可實(shí)現(xiàn)多值存儲(chǔ)、有望成為電子神經(jīng)突觸器件的潛在候選者等許多優(yōu)點(diǎn)受到了人們的

2、廣泛關(guān)注。此外，基于Flash存儲(chǔ)器改進(jìn)的電荷俘獲存儲(chǔ)器（CTM），也以其可靠性高、擦寫(xiě)速度快、制作工藝簡(jiǎn)單、較好的器件可縮小性、與傳統(tǒng)的CMOS工藝兼容等優(yōu)點(diǎn)被當(dāng)成是Flash存儲(chǔ)器強(qiáng)有力的替代者之一。本文主要工作如下：
　　采用磁控濺射技術(shù)在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備了Ag/Ga2O3/Pt/Ti/SiO2/Si結(jié)構(gòu)的雙極型 RRAM器件。研究了器件的電流/電壓特性（I/V）、保持特性、抗疲勞性、多值存儲(chǔ)能力并分析了

3、器件的導(dǎo)電機(jī)制。器件在高阻態(tài)（HRS）和低阻態(tài)（LRS）的電阻比值約為140，有效開(kāi)關(guān)次數(shù)在100次以上。經(jīng)過(guò)104S的測(cè)試后，器件在高低阻態(tài)的阻值依舊保持穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)器件的I/V曲線(xiàn)進(jìn)行線(xiàn)性擬合并結(jié)合現(xiàn)有的研究結(jié)果，把器件的導(dǎo)電機(jī)制歸因于Filament理論。此外，成功實(shí)現(xiàn)了該RRAM器件的電阻漸變調(diào)制，并使各阻態(tài)的阻值均保持了104S以上，研究表明Ag/Ga2O3/Pt/Ti/SiO2/Si結(jié)構(gòu)的RRAM器件具有良好的多值存儲(chǔ)能力。

4、
　　采用磁控濺射、真空蒸發(fā)及高溫退火技術(shù)，在 Si襯底上制備了 Au/Ga2O3/SiO2/Si結(jié)構(gòu)的CTM器件。研究了不同退火溫度下器件的電容/電壓曲線(xiàn)（C/V），實(shí)驗(yàn)表明在760℃退火條件下器件的電荷俘獲性能最好，在13V的掃描電壓下能達(dá)到6V的存儲(chǔ)窗口。器件的高/低電容在104S的測(cè)試時(shí)間下無(wú)明顯變化，表明器件具有良好的保持特性。同樣經(jīng)過(guò)104S的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)器件的平帶電壓無(wú)明顯移動(dòng)。通過(guò)TEM（透射電子顯微鏡）對(duì)600℃和