2. 有机化合物材料 相对于无机材料,通常的有机材料因其工业成本低,种类繁多,可大面积成膜,

成膜后柔性好等特点也受到很多科研人员的注意。目前,也有许多有机材料被发现具 有忆阻效应,如 P3HT,AgTCNQ,苯乙烯,TPD,Alq3,PVK 等[12, 22-24]。但由于很 多有机材料的导热性与耐热性都不太好,执行器件操 作时难以达到高速操作的目的, 另外,其制备出来的器件循坏耐受性也往往较差,这些都限制了有机材料在 RM 中的 应用。

3. 钙钛矿氧化物材料 钙钛矿氧化物材料是一类拥有奇特的理化性质的无机非金属材料,它的分子通式

为 ABO3。最早报道的将钙钛矿材料应用于阻变存储器的是美国 IBM 公司,他们通过 脉冲激光沉积(PLD)的方法,主要进行了掺 Cr 的 SrZrO3 材料的阻变特性研究[25]。在 对其阻变特性的研究过程中,不仅发现了 SrZrO3 材料的忆阻效应现象,更进一步发现 了其多值存储特性,开辟了存储器的新领域,为进一步大幅提高存储密度提供了可能。 但由于其成分与制备工艺相对复杂,工艺成本较高,难以在工业实际中推广,从而限 制了钙钛矿材料在阻变器件中的应用。

4. 固体电解质材料 固体电解质材料通常又可称为快离子导体材料,顾名思义,在一定条件下,固体

电解质材料中的离子迁移率较高。一般在阻变存储器件中运用的固体电解质材料主要 是含 Ag 和 Cu 的硫化物,如 Cu2S[26],Ag2S[27-29]等。基于这些硫化物的阻变存储器的

 

 

 

阳极金属电极通常采用 Ag 等相对活泼的金属,而阴极电极则采用诸如 Pt,ITO 等。这 种材料组成的器件具有操作电压低,可缩小性好,能耗低,开关速度快等优势,成为 人们的研究热点之一。

 

1.2.2 现有阻变主要机理模型

 

阻变存储器想要实现稳定的器件的性能与大规模的实际应用 ,我们必须要弄明 白阻变存储器的机理。然而到目前为止,科研人员还未真正提出能完美解释阻变机制 的理论。不过,基于一系列的实验现象,人们提出了一些理论模型来尝试解释阻变机 理,目前受到较多人接受的机理模型有空间电荷限制效应 SCLC,Pool-Frenkel 效应以 及导电细丝模型[30],下面进行简单介绍。

1.  空间电荷限制模型 SCLC

器件阻变层材料在制备过程中不可避免的会带来一定的缺陷,在外界施加较低电 压时,流过阻变层的载流子被这些缺陷陷阱俘获,成为不可移动的载流子,材料导带 上的载流子并没增加多少,故对阻变层本身导电性未产生大的影响。当继续加大电压 时,阻变层薄膜中的陷阱被填充完毕,剩余的载流子成为自由可移动的导电载流子, 这使得材料的电导突然增加,阻变层从高阻态转为低阻态,此时电流与外部电压满足 以下关系式:

 

8L3 1

其中 J 为电流密度,为材料介电常数,μ 为载流子迁移率,L 为膜厚度,V 为所 施加的外部电压,θ 为导带与缺陷陷阱中载流子浓度之比。但施加相反的外部电压之 后,载流子又被拉出缺陷,阻变层又重新回到高阻态,完成一次循环。论文网

2. Pool-Frenkel 效应

Pool-Frenkel 效应(P-F 效应)又称场助热离子效应,是由 Frenkel 等人提出来的 一种理论模型。这也是一种跟阻变层缺陷态相关的一种理论模型。Frenkel 等人提出, 在外加电压作用下,缺陷态的势垒高度发生变化,这将影响载流子跃迁出陷阱的概率, 从而造成阻变层的电阻态发生改变。

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