非晶碳阻变存储器的研究

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1、万方数据中图分类号!迪三UDC31硕士学位论文学校代码!Q§三3密级公珏非晶碳阻变存储器的研究StlldyonResistiVeSwitchingMemo巧BasedonAmo印housCarbon作者姓名：陈浩学科专业：材料物理与化学研究方向：电阻型随机存储器学院(系、所)：材料科学与工程学院指导教师：李志成教授副指导教师：曹鸿涛研究员诸葛飞研究员论文答辩日期型丝堡至：[笋答辩委员会主啦篷中南大学2014年5月万方数据㈣川m岫删咖帅帅⋯圳Y2685262学位论文原创性声明本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论

2、文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：丝i兰日期：j22辁年砌丛日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手

3、段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：挈为迸日期：碑年』明。日导师签名日期：罂生年堕月堡日万方数据万方数据中南大学硕士学位论文摘要非晶碳阻变存储器的研究摘要：随着存储器朝着高存储密度、长保持时间、微型化、低功耗和读写速度快等方向发展，与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容的新型非易失性存储器——基于电致电阻效应的电阻型存储器(RRAM)兼具结构简单的特点，正受到人们的广泛关注。目前RRAM发展的关键是研发新的存储材料和阐明对乙Ⅲ阻变机理。非晶碳薄膜组分简单且稳定性高，是RRAM的理想候选材料之一。本文对比研究了Ar和N2作为起辉气体制备的沉

4、积态非晶碳薄膜和氮掺杂非晶碳薄膜的电学性能。发现Ar起辉制备的非晶碳膜均无电致电阻效应。N2起辉制备的氮掺杂非晶碳薄膜均表现出电致电阻效应，性能最好的器件能稳定循环102以上，开关比略大于10，但器件产率只有50％左右。通过对磁控溅射制备的氮掺杂碳膜在惰性气氛中进行热处理，制备出非晶碳薄膜，其内部含有大量几十纳米孔径的通孔。基于这些纳米多孔结构，首次制备出了包含金属纳米导电的无Foming过程(Foming．舶e)电阻转变特性的两端器件，该器件具有优异的抗疲劳性和数据保持性能，能稳定循环103次以上，室温数据保持性接近84天，120oC、心环境下能稳定保持7天。同时探

5、究了Cu、Ag、Pt三种金属项电极对电阻转变性能的影响，得出Cu顶电极的器件性能最好，Pt项电极的所有器件均无电致电阻效应。运用X光电子能谱仪(xPS)、原子力显微镜(AFM)、导电原子力显微镜(CAFM)、透射电镜(TEM)和综合物理测试系统(PPMS)等手段对非晶碳薄膜和器件进行了表征，证实了退火态氮掺杂碳膜中“锥形”金属导电细丝的存在。碳膜Ⅺ认M器件的电阻转变机理遵循金属导电细丝模型，Cu导电细丝中发生电化学溶解导致的细丝通断引发器件的SET和I迮SET过程。关键词：非晶碳薄膜；磁控溅射；电阻型存储器；电阻转变机理；导电细丝模型分类号：TM23万方数据中南大学硕

6、士学位论文ABSTRACTStudyonResistiVeSwitchingMemo巧BasedonAmo印housCarbonAbstract：Thememo巧deviceistowardhigh-storagedensi吼long-timedateretention，miniaturization，low—powerconsumptionandrapidwritin∥readingspeedandsoon．ResistiVerandomaccessmemo巧(IU认M)hasattractedgreatattentionforitspotentialapplica

7、tioninnextgenerationnonVolatilememo巧duetoitssimplestmctureandcompatibilitywiththeCMOSprocess．E)【ploratingnewstoragematerialsandreVealingthemechanismoftheresistancetransfomlationarethekeyprojectsfordeVelopmentofRRAM．Forthesimplecomponentandgoodstability，amo叩houscarbonthinfilmiso