阻變存儲(chǔ)器（RRAM）的性能參數(shù)及其優(yōu)化分析綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u25999阻變存儲(chǔ)器（RRAM）的性能參數(shù)及其優(yōu)化分析綜述 1157481.1界面工程 167561.2功能材料的元素?fù)诫s 2178481.3低尺寸材料介紹 2279811.4性能參數(shù) 2為了制備，滿足應(yīng)用要求的可靠的阻變存儲(chǔ)器（RRAM），必須具有出色的性能。隨著對(duì)阻變存儲(chǔ)器（RRAM）的深入研究，包括分散的設(shè)置/復(fù)位電壓的分布，低電阻比，高漏電流和數(shù)據(jù)保留在內(nèi)的性能參數(shù)仍需要改進(jìn)。近年來(lái)已經(jīng)對(duì)該主題進(jìn)行了研究，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表示，具有不同結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器性能差異很大。導(dǎo)電材料和電極的材料取決于應(yīng)用。SET/RESET電壓取決于選擇的材料和工作條件。目前，存儲(chǔ)器件特性通過(guò)三個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)：1.界面工程2.功能材料的元素?fù)诫s3.引入新興的低尺寸材料。1.1界面工程基于金屬氧化物功能層的阻變存儲(chǔ)器（RRAM）器件由于相對(duì)穩(wěn)定的性能而備受關(guān)注。但是，較厚的氧化層會(huì)導(dǎo)致較高的編程電壓，較薄的氧化層會(huì)導(dǎo)致較大的漏電流，分散SET/RESET電壓的分布以及較小的電流。由于尺寸的物理限制，提出了一種界面工程來(lái)優(yōu)化氧化功能層。最有趣的事是發(fā)現(xiàn)，金屬/TiO2/金屬常規(guī)結(jié)構(gòu)，其中在頂部添加了一層薄的金屬Ni層。電極界面，并且在底部電極界面中插入了一層AlO2阻擋層，使其具有了更高的電阻比，更大的存儲(chǔ)窗口以及出色的耐久性能。帶有鋁底電極的器件在連續(xù)掃描的周期中沒(méi)有出現(xiàn)永久性的電擊穿現(xiàn)象。因此表明，底界面也可提供穩(wěn)定的性能。Lee等調(diào)整了傳統(tǒng)Pt/TaxOy/Pt結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，減少了器件的泄露電流，他們研究的金屬-絕緣體-基底-金屬（MIBM）和MBIM結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱性I-V行為以及組合的非對(duì)稱I-V行為。特別是，對(duì)于三種器件的組合結(jié)構(gòu)，通過(guò)反向偏置或偏置在正向閾值電壓以下來(lái)抑制泄露電流。除了上述方法，“接口工程”方法也需要關(guān)注功能層的內(nèi)部。自組裝的CeO2納米立方體在電場(chǎng)作用下提高了輸出電壓Vo的濃度并提高了局部輸出電壓Vo遷移的可能性。1.2功能材料的元素?fù)诫s除了上述的界面工程方法外，摻雜氧化物功能層是提高器件均勻性，操作速度和開(kāi)關(guān)率的有效辦法。根據(jù)報(bào)道，Al功能層的性能摻雜的ZnO得到改善，這主要是因?yàn)樵趽诫s劑和氧空位之間形成偶極子，從而降低了形成性能并影響了缺陷能級(jí)，從而大大提高器件的均勻性。Yaa[17]等人，使用傳統(tǒng)的氧化鈦材料進(jìn)行銀摻雜，以實(shí)現(xiàn)阻變存儲(chǔ)器（RRAM）性能的改善和類似記憶的人工突觸。使用由梯度Ag摻雜劑形成的自組裝Ag納米團(tuán)簇TiO2膜可實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的憶阻器性能。摻雜方法是該方法受到廣泛關(guān)注的主要原因之一。1.3低尺寸材料介紹當(dāng)傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器面臨物理尺寸限制時(shí)，由于尺寸小和其優(yōu)越的物理性能，新興的低尺寸材料被認(rèn)為是阻變存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的潛在材料。Lee[18]等將超寬帶多燃料敏化上轉(zhuǎn)換，納米粒子引入了具有稀土上轉(zhuǎn)換納米材料（UCNP）/光產(chǎn)酸劑（PAG）聚環(huán)氧乙烷（PEO）層的柔性RRAM陣列中，以獲取信息，安全應(yīng)用程序。由于電子設(shè)備的超薄特性，整個(gè)系統(tǒng)是可變性的，并且可以集成在包括人體皮膚在內(nèi)的各種曲面上。Yan[19]等人使用低尺寸的硫化鉛（PbS）材料作為阻變存儲(chǔ)器（RRAM）的功能材料，并系統(tǒng)的研究了電性能。自組裝的硫化鉛（PbS）可有效地指導(dǎo)生長(zhǎng)方向?qū)τ贑F，可增強(qiáng)性能。例如降低閾值電壓，均勻分布的SET/RESET電壓，快速響應(yīng)時(shí)間和低能耗。1.4性能參數(shù)表1.1不同結(jié)構(gòu)設(shè)備的性能參數(shù)統(tǒng)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)VForming[V]VSET[V]VRESET[V]ROFF/RON保留期[s]耐力(周期）Pt/Ta2O5-x/Ta2O5-x/Pt--12-->1012PEO/PAG/UCNPs21.2-1.50.5-0.8Metal/MgO/Co3O4/SiO2/Si-20-10103104108續(xù)表1.1不同結(jié)構(gòu)設(shè)備的性能參數(shù)統(tǒng)計(jì)Au/ZnO-CeO2/FTO-2.08-1.9102>1042×102Au/Perovskite/G7.62.8≈-1≈101000100Au/CeO2/Au/Si-2.25-2.561022×104104Pt/TiO2:Ag/Pt-0.4-0.5-0.3--0.2Pt/a-COx/W/SiO2/Si-5-41041044×104Cu/CuOX/Cu/Au/Ti/SiO2/Si1.71.3-0.75≈1000--Glass/FTO/TiOx/Ag/TiOx/ITO--0.50.2200104100Te/Ge2Sb2Te5/Pt/SiO2/Si-0.9-2.10.2-0.5>100-20TaN/CeO2/Ti/CeO2/Pt/SiO2/Si1.8-0.9--1.7-1.5--0.81000104>104FEN/ITO/PSS/PI/Al--0.5--0.72.5-34000104100Glass/ITO/AgG/Al--1.22.1105--Al/Si/Al/GQD/Al2.2--116104-ITO/MoS2/HfOx/ITO0.11300>104200TiN/HfOx/G≈-40.2-0.210010450TiN/HfOx/G23.053.55-105-PET/ITO/GO-TiO2/Al≈2.52.1-0.5100--FTO/TiO2/Ag-3.4-0.73.510-100Ag/Nanocellulose/ITO1.51-0.5107>104-圖中的forming代表的是形成過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是用來(lái)顯示器件的阻變特性的，要顯示器件的阻變特性，通常需要施加一個(gè)較大的電壓，在電壓的刺激下使阻變層內(nèi)部開(kāi)啟導(dǎo)電通道。圖中的RESET過(guò)程和SET過(guò)程，是指器件高低阻態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程，通過(guò)器件高低阻態(tài)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)器件的存儲(chǔ)功能。具體來(lái)說(shuō)，RESET過(guò)程描述的是，器件由一開(kāi)始的低阻態(tài)（LRS）在外界偏壓的作用下使器件轉(zhuǎn)化為高阻態(tài)（HRS）的過(guò)程；而SET過(guò)程描述的是，器件由一開(kāi)始的高阻態(tài)（HRS）在外界偏壓的作用下進(jìn)而轉(zhuǎn)化為低阻態(tài)（LRS）的過(guò)程。無(wú)論是Forming，RESET，還是SET。都是描述的一種電壓的過(guò)程，所以它們的單位都是電壓的單位，用電壓?jiǎn)挝环?hào)V表示。圖中還有一