【摘 要】
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忆阻器具有低功耗、速度快、集成密度高、存算一体性等优点,在非易失性存储器与神经突触器件方面具有广阔的应用前景。SrFeOx（SFO）材料通过调控氧的含量能够获得具有绝缘相的SrFeO2.5钙铁石结构（Brownmillerite,BM）和金属相的SrFeO3钙钛矿（Perovskite,PV）结构,两种结构可在外加电压的刺激下互相转化发生可逆的拓扑相变。基于SFO材料的忆阻器件具有阻变机理清晰可控
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忆阻器具有低功耗、速度快、集成密度高、存算一体性等优点,在非易失性存储器与神经突触器件方面具有广阔的应用前景。SrFeOx（SFO）材料通过调控氧的含量能够获得具有绝缘相的SrFeO2.5钙铁石结构（Brownmillerite,BM）和金属相的SrFeO3钙钛矿（Perovskite,PV）结构,两种结构可在外加电压的刺激下互相转化发生可逆的拓扑相变。基于SFO材料的忆阻器件具有阻变机理清晰可控、开关比大、保持特性好、循环稳定性高等优点,在非易失阻变存储器和神经网络计算等方面具有很大的应用潜力。本文通过脉冲激光沉积、光刻和电子束蒸发镀膜等工艺技术制备SFO忆阻器件。利用原子力显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱以及透射电子显微镜等测试手段表征SFO薄膜微观结构和化学状态。使用B1500半导体特性测量仪测试Au/SrFeOx/Sr Ru O3/Sr Ti O3忆阻器件的电学性能,包括直流I-V特性、保持特性、循环特性、多值特性以及长期突触可塑性等忆阻特性。微观测试结果表明SFO薄膜表面平整、生长致密均匀,1Pa氧压下制备的薄膜为钙铁石结构和钙钛矿结构的混合相;SFO薄膜内部主要由BM相组成,薄膜表面PV相含量高于薄膜内部,且SFO薄膜表面为富氧状态,它可为器件形成PV相导电通道连通上下电极提供氧源。施加限流可得到免初始化的forming操作、开关比达7113、高低阻态稳定保持10000s的负向置位（set）正向复位（reset）忆阻曲线。施加大的负电压使氧离子迁移可得到具有自限流特性、稳定循环1000次的正向set负向reset忆阻器件,该忆阻曲线离散性均小于1%。通过额外施加大电压可使SFO忆阻器件在正向set负向reset和负向set正向reset两种自限流忆阻曲线间交替切换稳定循环100次,且两种方向的忆阻曲线各自的循环稳定性也很高,都具有多值特性、长时程增强和长时程抑制特性。本文对SrFeOx薄膜忆阻器件微观结构与阻变特性的研究可为SrFeOx材料应用于非易失性存储器与类脑神经形态器件提供有益参考。
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