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科学家揭示阻变存储器失效机制 改善器件可靠性

简介:

近日,中国科学院微电子研究所刘明课题组在阻变存储器研究方向取得新进展,揭示了阳离子基阻变存储器复位失效现象的微观机制,通过增加离子阻挡层,改善了器件的可靠性,主要研究成果于日前发表在《先进材料》上,并被选为封面文章。

阻变存储器具有结构简单、高速、低功耗、易于3D集成等优势,是下一代高密度非易失性存储器的有力竞争者之一。但阻变存储器在实现大规模应用之前还有一些关键的问题需要克服,特别是器件的失效机制及可靠性改善仍需开展进一步的研究。

刘明课题组在阳离子基阻变存储器的微观机制、性能调控和集成技术上开展了系统的研究工作。课题组最近发现在阳离子基阻变存储器中存在置位(SET)和复位(RESET)过程的竞争,造成了该类器件复位操作的失效。通过TEM和EDS的测试分析,发现构成导电细丝的活性金属在电场作用下会扩散进入到Pt电极中,从而在Pt电极中形成额外的活性金属源,造成复位操作的失效。课题组提出了在Pt电极表面增加离子阻挡层来抑制导电细丝过生长进入Pt电极的解决方案,发展了插入单层石墨烯作为离子阻挡层的新结构器件,TEM结果表明石墨烯插层能够有效阻挡导电细丝过生长进入Pt电极层,电学实验结果证明石墨烯插层器件消除了复位操作失效的现象,在改善器件可靠性的同时仍具有优良的阻变存储性能。

本文转自d1net(转载)

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