Advanced Electronic Materials :柔性HfO2/TiO2双层阻变存储器件中氧空位行为研究

随着便携、可穿戴设备的飞速发展,人们迫切需要开发一种基于柔性基底的存储器件并应用于柔性电子系统中。柔性存储器因为广阔的应用前景而备受关注,已成为未来信息存储领域的一个重要的发展方向。阻变式存储器(RRAM)虽然起步较晚,但却是发展较迅速且备受瞩目的一项技术。它具有结构简单、读写速度快、高密度、低成本、低功率等优点,是下一代非挥发性存储技术的主流。基于过渡金属氧化物研制的阻变存储器件与集成电路工艺相兼容,具有很好的可微缩特性,并可实现三维集成。同时,器件的工作机理是存储器研发中重要问题之一,受到了学术界的广泛关注。

近期,湖北大学物理与电子科学学院叶葱课题组联合中国科学院宁波材料技术与工程研究所竺立强研究员在柔性PEN衬底上制备了ITO/TiO2/HfO2/Pt阻变存储器件。该器件具有优异的双极性阻变特性,其高、低阻态电阻和电压分布离散性小,且在不同弯曲半径下,器件高、低阻态窗口基本保持不变。他们采用光电子能谱分析技术(XPS)分析了低阻态器件中氧空位分布情况,结合电流传导机制探讨了器件的阻变机理,提出了“沙漏型”氧空位导电细丝模型。氧空位分布以及细丝断裂位置直接影响了器件的阻变性能,经深入分析表明HfO2/TiO2双层阻变存储器件的导电细丝在HfO2/TiO2界面处形成和断裂。

本工作研究的柔性氧化铪/氧化钛阻变存储器件在可穿戴电子领域具有广阔的应用前景,并能为高性能柔性RRAM器件的研发提供新思路。相关论文发表在Advanced Electronic Materials (DOI: 10.1002/aelm.201800833)。