六方晶相三氧化钨纳米线的忆阻性能研究.pdf

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1、分类号学校代码046910542密级学号2008ll020033六方晶相三氧化钨纳米线的忆阻性能研究ResearchontheMemristivePropertiesofHexagonalW03Nanowires湖南师范大学学位评定委员会办公室二。一一年五月摘要存储设备在半导体市场中扮演着很重要角色。随着移动消费电子产品的广泛使用，人们对非挥发性及大容量存储设备的需求越来越迫切。目前，Flash在存储器区域中占绝对优势，占据80％以上的市场份额。但是随着28nm节点的到来，闪存遭遇越来越多的瓶颈，例如漏

2、电流严重、操作速度低、高操作电压等。近来基于金属／氧化物／金属结构的阻变存储器(常被称“RRAM”或“Memristor")，由于其在读写速度、读写次数、数据保持时间、单元面积、多值实现、工艺与硅工艺兼容等诸多方面都具有极大的优越性，而成为未来非挥发存储设备市场主流产品最有力的竞争者之一。三氧化钨作为一种较典型的阻变存储器材料，目前在阻变方面的研究还处于开始阶段。本论文通过简单水热合成方法，成功合成了横向尺度可控、单分散性好的W0。一维纳米结构。利用传统的光刻工艺，构筑了基于单根W0。纳米线的“金属／半

3、导体／金属"结构的纳米器件。研究了器件基于欧姆接触的电性能，我们发现器件在室温下和高温下的电性能有很大不同。在室温下伏安曲线是线性的，且在正负方向下是对称的；但随着温度的升高，曲线会出现明显的回滞和不对称现象。为了研究器件出现阻变现象的机理及其在忆阻器方面潜在的应用，我们研究了电压扫描速率，紫外光照，以及偏压幅度对器件电性能的影响。我们发现WO。纳米线这种忆阻现象可能是由于+2价的氧空位在偏压l电场下漂移造成的。在我们的实验基础上，我们还构想了基于单根WOs纳米线的两端随机存储器(RRAM)的模型，它能

4、够利用～个较大的偏压执行“写”的操作，而用一个较小的偏压来完成“读，，的操作。此外，我们还研究了器件基于肖特基接触的电输运性能，我们发现退火、温度以及紫外光照都对器件肖特基接触的改善有很大影响。关键词：三氧化钨纳米线；阻变存储器；氧空位；电输运性能；忆阻性能。IIABSTRACTMemoriesplayaimportantroleinsemiconductormarket．Andwiththepopulationofportableconsumerelectronicsproducts，high—cap

5、acitynon-volatilememoryaredemandedformoreandmoreurgent．Currently，Flashisdominantinmemoryarea，occupyingmorethan80％marketshare．Butasthecomingof28nmnode，Flashmemoryencountersmoreandmorebottlenecks，e·g·，thegateleakageserious，lowprogrammingspeed，highoperating

6、voltageetc．Recently，Resistiveswitching(RS)memoryeffectsofmetaI／oxide／metaljunctions，frequentlycalled“RRAM’’or“Memristor”，whichhasgreatadvantagesonspeed，endurance，retention，cellsize，multi—levelstorageandcompatiblewithsilicontechnology，haveattractedmuchatt

7、ention．Itisoneofthemostpromisingcandidatesfornextgenerationnon—volatilememory．TungstentrioxideasatypicalRRAMmaterial，thecurrentresearchintheResistiveswitchingisstillinearlystages．Tungstentrioxide(w03)one—dimensionalnanostructureshavebeensuccessfullysynth

8、esizedinasimplehydrothermalmethod．Theas-grownW03one—dimensionalnanostructureswerefoundtohaveuniformdiameterswithacrystallinehexagonalIIIstructure．Thenano—devicebasedonW03nanowires，whichhaveastructureof‘metal／semiconductor／