工程论文哪里有？本文通过改变ZnO和HfO 2介质层厚度，达到最佳的阻变性能，与此同时也对改变厚度后器件的XRD衍射图谱以及SEM（HfO 2薄膜）表面形貌图进行分析。最后基于以Pt、Ti为顶电极的器件，对该两种器件的导电机制做了详细的分析。
第一章绪论
1.1引言
现如今互联网的时代，随着广大网民的增多，数据传输的要求越来越高，其都离不开计算机的硬件设备。如今，各种电脑，手机，汽车和家电都和数据链接起来。生活中各种信息数据量迎来的垂直式的飞跃暴增，信息的读写与保存技术成为搭建如此海量数据与设备之间沟通的桥梁。所以，对存储器的要求越来越高，如何实现信息快速的读写，如何实现信息的快速的保存、实现器件的低能耗、信息的无误传输，都成了存储器的研究热点[1]。科学家提出了几种不同的新型原型器件，如磁阻存储器(MRAM)[2]、相变存储器(PCRAM)[3]、铁电存储器(FRAM)[4]和阻变存储器(RRAM)[5]等，这些都属于新型的非失忆性存储器。但由于种种原因，有些存储器也没得到广泛应用，如铁电存储器由于其存储密度小[6]，相变存储器由于其功耗比较大而没有被广泛应用到各种器件中[7]。
RRAM作为一种新型的非失忆性存储器，由于其可以实现低能耗，读写速度快，存储窗口比较大，结构简单，保存时间长等特点[8]，得到学界的热点关注。
通过施加外加电场，可以让RRAM处于高阻态(HRS)或者低阻态(LRS)。通过施加不同的电压，实现可控的高低阻态[9]。在数字电路中，其高阻值(RHRS)可以代表数字信号“0”，低阻值(RLRS)可代表数字信号“1”，通过控制其高低阻态来实现“0”和“1”的传输。电阻的高低阻态也可以多次切换，在保持高低阻态稳定的前提下，切换的次数越多，代表抗疲劳性越好。另外RRAM的高低阻态随着时间推移，其阻值也会发生变化，如果随时间推移其阻值变化程度小，代表其保持特性好，即信息的保存时间久[10]。也可利用高低阻态实现信息的读写功能，其中RHRS和RLRS的比值，称为存储窗口（也可叫开关比），RRAM的窗口越大，代表其传输的信息越准确（出错概率小）。
第三章HfO2/ZnO双层薄膜的结构设计及阻变性能研究
3.1引言
Zhou等人，采用旋涂和溅射沉积技术在掺氟氧化锡(FTO)衬底上制备NiOx/TiO2双层薄膜，以此结构开发了一种电阻式随机存取存储器件。在基于双层NiOx/TiO2的器件中观察到RS行为，器件RHRS/RLRS约为103，保留时间约为104 s[70]。Hsu等人在最近对仿脑集成电路(IC)架构忆阻器的研究中，也应用到双层开关结构来提升电化学金属化存储器的电性能。在这项工作中，一种新型非晶半导体InWZnO(IWZO)被用作主要开关层，并通过不同的沉积技术制备了HfO 2双层结构。此结构的抗疲劳特性达到2×103，时间保持特性(85℃)达到2×104 s[71]。
本章重新设计了双层薄膜RRAM的结构，并与单层薄膜RRAM进行对比，分析了顶电极对器件的影响，电极可以诱导更多的活性氧离子参与复位过程和置位过程。活性O2-越多，则开关层的氧化越多，并且在复位过程中有效的增大存储窗口的的大小[72]。其二，探究了HfO 2-ZnO堆叠结构对阻变性能的影响，不同堆叠结构的介质之间以及介质与顶底电极的界面效应都会有所不同。电阻开关行为的发生主要归因于氧化膜内导电细丝[73]（由VO或阳离子的迁移形成）的形成和破裂。其三，分析了HfO 2不同制备温度下对RRAM性能的影响，在探究HfO 2薄膜工制备工艺已经有部分结论，温度会对HfO 2晶粒产生结构方面的影响，进而影响在其上表面的薄膜生长，产生的界面反应和层内的微观效应都会有所改变。其四，探究了介质层不同厚度对RRAM的影响，氧化物介质层有一个很大的特点，就是拥有很多的氧空位，介质层越厚，氧空位越多。当在顶电极施加电压时，随着氧离子的迁移会产生很多氧空位，形成介质层缺陷。最后分析了不同顶电极对器件性能的影响，RS行为可能是由电极界面和介质层的电阻变化引起，所以电极性质也对RS行为有重要影响。
第四章基于金属插入层的多层结构设计与性能研究
4.1引言
Zhang等人设计了两种以Pt/HfO2/TiO2/HfO2/Pt和Pt/HfO2/TiO2/HfO2/TiN为结构的三层阻变器件，研究发现，Pt和TiN 的底部电极对三层结构存储单元的电铸极性偏好、高低电阻比以及工作电压的分散性有很大的影响。与使用以Pt为底部电极的器件相比，使用以TiN 为底电极的RRAM单元具有较小的操作电压(-3.7 V)，设置和复位电压的分布相对较窄，但开关比比较小，为102量级[101]。下面我将通过在双层结构薄膜器件中插入一层金属元素，来研究器件的阻变性能。
我们已经了解到，RRAM的阻变性能离不开氧化物介质层的O2-，O2-迁移为器件的高低阻态的切换提供了路径。本章我们通过在双层氧化物薄膜介质层之间，外加一层活性金属层（Ti和Ta），如图4.1所示。Ti和Ta这两种金属都可以和氧气产生反应，Ti和Ta这两种金属层通过在制备器件和施加电压导通过程中获取氧离子，生成金属氧化物。在生成氧化物的过程中，会发生一系列的微观反应，氧离子的迁移，缺陷的增多等。所以，加入一层金属层，会对RRAM的的阻变特性产生一定的影响。
4.2插入层材料对HfO2/ZnO阻变储存器的影响
器件的的I-V曲线、抗疲劳特性以及保持特性，这些都会很敏感的受到器件结构的影响，金属插入层将极大地改变了器件的结构，进而对器件的阻变性能产生影响。
4.2.1对器件I-V曲线的影响
一、Ti夹层对RRAM器件的影响：
为了试验探究Ti金属夹层对RRAM阻变特性的影响，制备了一个以Pt金属为顶电极Pt/HfO2/Ti/ZnO/Pt/Ti/Si结构的RRAM，在设置好限制电流的情况下对RRAM的I-V特性的进行测试，通过I-V曲线图，可以分析Ti金属夹层对Pt/HfO2/Ti/ZnO/Pt/Ti/Si结构的RRAM器件的影响。
图4.2为Pt/HfO2/Ti/ZnO/Pt/Ti/Si结构RRAM的I-V特性曲线图。从图中可以看出，此结构RRAM具有明显的开关特性（随着电压达到一定值后，电流出现跳变现象），Ti金属夹层的确对RRAM的VSET和VRESET的大小产生了影响。此结构RRAM的VSET和VRESET的大小从个位数大幅提升到十位数。在施加正向电压线性扫描的SET过程中，电流先是缓慢增大，在电压达到2.5 V时，电流又一个短暂的的垂直式减小，过后又恢复到电流增大的状态，并且电流增大的步伐有所加快，这可以看成一个瞬间的RHRS到RLRS的切换，这和Ti金属夹层有着直接的关系。第五章结论与展望
5.2创新点
1.设计并制备了HfO 2-ZnO双层薄膜结构的RRAM（Pt/HfO2/ZnO/Pt/Ti、Ti/HfO 2/ZnO/Pt/Ti、Pt/ZnO/HfO2/Pt/Ti、Ti/ZnO/HfO2/Pt/Ti四种结构），分别从HfO 2-ZnO介质层之间的堆叠顺序、不同电极等因素对RRAM阻变性能的影响进行了分析。并对双层薄膜中HfO 2的沉积温度对RRAM阻变性能的影响等进行了分析，从HfO 2薄膜晶粒结构以及薄膜的表面形貌，到整个器件的阻变性能（I-V特性、开关比以及时间保持特性）进行了详细分析。
2.通过改变ZnO和HfO 2介质层厚度，达到最佳的阻变性能，与此同时也对改变厚度后器件的XRD衍射图谱以及SEM（HfO 2薄膜）表面形貌图进行分析。最后基于以Pt、Ti为顶电极的器件，对该两种器件的导电机制做了详细的分析。
3.利用Ta、Ti两种金属设计并制备了“金属/氧化物介质/金属/氧化物介质/金属”结构的RRAM，并对RRAM的抗疲劳特性、保持特性以及I-V特性进行分析，探究了金属材料插入层对RRAM性能的影响。
参考文献（略）
