基于Ga2O3薄膜的多值存儲及電荷俘獲特性研究.pdf

1、當前由于便攜式移動電子設(shè)備和云服務系統(tǒng)的流行，人們對非易失性存儲器的性能要求越來越高。傳統(tǒng)的Flash存儲器因其高密度、低功耗的優(yōu)勢目前仍是非易失性存儲器市場上的主流產(chǎn)品，然而基于電荷存儲機制的Flash存儲器本身也存在著嚴重的缺陷，如操作電壓高、編程速度慢、耐受性差等。阻變存儲器（RRAM）基于非電荷存儲機制，以其結(jié)構(gòu)簡單、功耗小、成本低、可快速讀寫、易于集成并可實現(xiàn)多值存儲、有望成為電子神經(jīng)突觸器件的潛在候選者等許多優(yōu)點受到了人們的

2、廣泛關(guān)注。此外，基于Flash存儲器改進的電荷俘獲存儲器（CTM），也以其可靠性高、擦寫速度快、制作工藝簡單、較好的器件可縮小性、與傳統(tǒng)的CMOS工藝兼容等優(yōu)點被當成是Flash存儲器強有力的替代者之一。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、多值存儲能力并分析了

3、器件的導電機制。器件在高阻態(tài)（HRS）和低阻態(tài)（LRS）的電阻比值約為140，有效開關(guān)次數(shù)在100次以上。經(jīng)過104S的測試后，器件在高低阻態(tài)的阻值依舊保持穩(wěn)定。通過對器件的I/V曲線進行線性擬合并結(jié)合現(xiàn)有的研究結(jié)果，把器件的導電機制歸因于Filament理論。此外，成功實現(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（C/V），實驗表明在760℃退火條件下器件的電荷俘獲性能最好，在13V的掃描電壓下能達到6V的存儲窗口。器件的高/低電容在104S的測試時間下無明顯變化，表明器件具有良好的保持特性。同樣經(jīng)過104S的測試，發(fā)現(xiàn)器件的平帶電壓無明顯移動。通過TEM（透射電子顯微鏡）對600℃和