【摘 要】
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数据信息量随着科技的进步飞速扩大,这对存储器的要求越来越高。忆阻器在很多领域都有应用,为突破传统冯诺依曼结构的限制、匹配高速发展的半导体技术指明了一个可行方向。如作为存储领域的应用,RRAM具有非易失性、多阶数据存储、低能耗等特点,有望挑战通用存储器。在忆阻材料中,生物材料具有成本低廉、绿色环保无毒、可降解、生物兼容性等优势。本文以生物材料壳聚糖为介质层,与氧化铝修饰层搭配,通过探索器件结构,调控
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数据信息量随着科技的进步飞速扩大,这对存储器的要求越来越高。忆阻器在很多领域都有应用,为突破传统冯诺依曼结构的限制、匹配高速发展的半导体技术指明了一个可行方向。如作为存储领域的应用,RRAM具有非易失性、多阶数据存储、低能耗等特点,有望挑战通用存储器。在忆阻材料中,生物材料具有成本低廉、绿色环保无毒、可降解、生物兼容性等优势。本文以生物材料壳聚糖为介质层,与氧化铝修饰层搭配,通过探索器件结构,调控电极搭配、保护电流、厚度等参数,制备出性能优异的基于AlOx/壳聚糖的RRAM忆阻器件,并建立了双氧空位导电丝机理模型。具体研究内容如下:1.分别构建crossbar型、平面型和crosspoint三种不同结构壳聚糖器件进行电学性能比较,调控参数,获得了具有较好阻变性能的Al/壳聚糖/ITO垂直结构器件。然而Al电极表面逸出的气泡对器件性能造成了不可逆的损害,影响了器件的寿命、良率等。2.为了抑制氧气逸出,改善性能,分别从电极和修饰层两个方向出发。调整电极种类、厚度,修饰电极等方法改变器件结构,进行探索;通过在顶电极和介质层之间插入修饰层,缓解气泡逸出,减轻电极表面的物理形变。其中,ALD法沉积的氧化铝很好的限制了气泡,并一定程度上提升了循环耐受性。3.针对Al/AlOx/壳聚糖/ITO器件结构,分别通过调整氧化铝厚度、壳聚糖厚度、保护电流等参数进行性能改善,对器件的物理机制进行探索并建立相应模型。研究发现4 nm厚的氧化铝层限制气泡的同时,还改善了忆阻性能,具有高开关比、低且密集分布的操作电压、优秀的维持特性、稳定性,且保持了良好的循环耐受性。综上,我们制备出了一款性能优异的基于Al/AlOx（4 nm）/壳聚糖/ITO结构的忆阻器件,并成功建立了基于氧化铝与壳聚糖双氧空位导电丝共同作用机制的物理模型。
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