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微電子所揭示阻變存儲器失效機(jī)制

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微電子所揭示阻變存儲器失效機(jī)制

摘要: 　　近日，中國科學(xué)院微電子學(xué)習(xí)所劉明課題組在阻變存儲器（RRAM）學(xué)習(xí)方向取得新進(jìn)展，揭示了陽離子基阻變存儲器復(fù)位失效現(xiàn)象的微觀機(jī)制，通過增加離子阻擋層，改善了器件的可靠性，主要學(xué)習(xí)成果于10月17日發(fā)表在先 ...

　　近日，中國科學(xué)院微電子學(xué)習(xí)所劉明課題組在阻變存儲器（RRAM）學(xué)習(xí)方向取得新進(jìn)展，揭示了陽離子基阻變存儲器復(fù)位失效現(xiàn)象的微觀機(jī)制，通過增加離子阻擋層，改善了器件的可靠性，主要學(xué)習(xí)成果于10月17日發(fā)表在先進(jìn)材料（Advanced Materials，DOI: 10.1002/adma.201603293）上，并被選為封面文章。
　　移動計算和可穿戴設(shè)備能夠提供實時的、無縫連接的通信，極大改變了人們同外部世界的交互方式。隨著能夠提供Gbps數(shù)據(jù)傳輸速率的下一代移動互聯(lián)網(wǎng)的大范圍普及，對隨身攜帶移動終端的存儲容量、讀寫速度和功耗都帶了巨大的挑戰(zhàn)。阻變存儲器具有結(jié)構(gòu)簡單、高速、低功耗、易于3D集成等優(yōu)勢，是下一代高密度非易失性存儲器的有力競爭者之一，受到國內(nèi)外學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。但阻變存儲器在實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用之前還有一些關(guān)鍵的問題需要克服，特別是器件的失效機(jī)制及可靠性改善仍需開展進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。
　　劉明課題組在陽離子基阻變存儲器的微觀機(jī)制、性能調(diào)控和集成技術(shù)上開展了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)工作。在前期工作的基礎(chǔ)上，課題組最近發(fā)現(xiàn)在陽離子基阻變存儲器中存在置位（SET）和復(fù)位（RESET）過程的競爭，造成了該類器件復(fù)位操作的失效。通過TEM和EDS的測試分析，發(fā)現(xiàn)構(gòu)成導(dǎo)電細(xì)絲的活性金屬在電場作用下會擴(kuò)散進(jìn)入到Pt電極中，從而在Pt電極中形成額外的活性金屬源，造成復(fù)位操作的失效。課題組提出了在Pt電極表面增加離子阻擋層來抑制導(dǎo)電細(xì)絲過生長進(jìn)入Pt電極的解決方案，發(fā)展了插入單層石墨烯作為離子阻擋層的新結(jié)構(gòu)器件，TEM結(jié)果表明石墨烯插層能夠有效阻擋導(dǎo)電細(xì)絲過生長進(jìn)入Pt電極層，電學(xué)實驗結(jié)果證明石墨烯插層器件消除了復(fù)位操作失效的現(xiàn)象，在改善器件的可靠性的同時仍具有優(yōu)良的阻變存儲性能。
　　博士生劉森、副學(xué)習(xí)員盧年端和博士生趙曉龍為該文章的共同第一作者，學(xué)習(xí)員劉琦和中科院院士劉明為該文的共同通訊作者。上述工作得到了國家基金委、中科院和科技部相關(guān)項目的資助。
　　論文鏈接

　　微電子所在阻變存儲器失效機(jī)制學(xué)習(xí)中獲進(jìn)展
　　來源:微電子學(xué)習(xí)所　　編輯:葉瑞優(yōu)微電子所揭示阻變存儲器失效機(jī)制  |  責(zé)任編輯：蟲子
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