阻變存儲器（RRAM）的性能參數及其優化分析綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u25999阻變存儲器（RRAM）的性能參數及其優化分析綜述 1157481.1界面工程 167561.2功能材料的元素摻雜 2178481.3低尺寸材料介紹 2279811.4性能參數 2為了制備，滿足應用要求的可靠的阻變存儲器（RRAM），必須具有出色的性能。隨著對阻變存儲器（RRAM）的深入研究，包括分散的設置/復位電壓的分布，低電阻比，高漏電流和數據保留在內的性能參數仍需要改進。近年來已經對該主題進行了研究，統計結果表示，具有不同結構的存儲器性能差異很大。導電材料和電極的材料取決于應用。SET/RESET電壓取決于選擇的材料和工作條件。目前，存儲器件特性通過三個方面進行了改進：1.界面工程2.功能材料的元素摻雜3.引入新興的低尺寸材料。1.1界面工程基于金屬氧化物功能層的阻變存儲器（RRAM）器件由于相對穩定的性能而備受關注。但是，較厚的氧化層會導致較高的編程電壓，較薄的氧化層會導致較大的漏電流，分散SET/RESET電壓的分布以及較小的電流。由于尺寸的物理限制，提出了一種界面工程來優化氧化功能層。最有趣的事是發現，金屬/TiO2/金屬常規結構，其中在頂部添加了一層薄的金屬Ni層。電極界面，并且在底部電極界面中插入了一層AlO2阻擋層，使其具有了更高的電阻比，更大的存儲窗口以及出色的耐久性能。帶有鋁底電極的器件在連續掃描的周期中沒有出現永久性的電擊穿現象。因此表明，底界面也可提供穩定的性能。Lee等調整了傳統Pt/TaxOy/Pt結構的對稱性，減少了器件的泄露電流，他們研究的金屬-絕緣體-基底-金屬（MIBM）和MBIM結構的非對稱性I-V行為以及組合的非對稱I-V行為。特別是，對于三種器件的組合結構，通過反向偏置或偏置在正向閾值電壓以下來抑制泄露電流。除了上述方法，“接口工程”方法也需要關注功能層的內部。自組裝的CeO2納米立方體在電場作用下提高了輸出電壓Vo的濃度并提高了局部輸出電壓Vo遷移的可能性。1.2功能材料的元素摻雜除了上述的界面工程方法外，摻雜氧化物功能層是提高器件均勻性，操作速度和開關率的有效辦法。根據報道，Al功能層的性能摻雜的ZnO得到改善，這主要是因為在摻雜劑和氧空位之間形成偶極子，從而降低了形成性能并影響了缺陷能級，從而大大提高器件的均勻性。Yaa[17]等人，使用傳統的氧化鈦材料進行銀摻雜，以實現阻變存儲器（RRAM）性能的改善和類似記憶的人工突觸。使用由梯度Ag摻雜劑形成的自組裝Ag納米團簇TiO2膜可實現增強的憶阻器性能。摻雜方法是該方法受到廣泛關注的主要原因之一。1.3低尺寸材料介紹當傳統的非易失性存儲器面臨物理尺寸限制時，由于尺寸小和其優越的物理性能，新興的低尺寸材料被認為是阻變存儲器結構的潛在材料。Lee[18]等將超寬帶多燃料敏化上轉換，納米粒子引入了具有稀土上轉換納米材料（UCNP）/光產酸劑（PAG）聚環氧乙烷（PEO）層的柔性RRAM陣列中，以獲取信息，安全應用程序。由于電子設備的超薄特性，整個系統是可變性的，并且可以集成在包括人體皮膚在內的各種曲面上。Yan[19]等人使用低尺寸的硫化鉛（PbS）材料作為阻變存儲器（RRAM）的功能材料，并系統的研究了電性能。自組裝的硫化鉛（PbS）可有效地指導生長方向對于CF，可增強性能。例如降低閾值電壓，均勻分布的SET/RESET電壓，快速響應時間和低能耗。1.4性能參數表1.1不同結構設備的性能參數統計設備結構VForming[V]VSET[V]VRESET[V]ROFF/RON保留期[s]耐力(周期）Pt/Ta2O5-x/Ta2O5-x/Pt--12-->1012PEO/PAG/UCNPs21.2-1.50.5-0.8Metal/MgO/Co3O4/SiO2/Si-20-10103104108續表1.1不同結構設備的性能參數統計Au/ZnO-CeO2/FTO-2.08-1.9102>1042×102Au/Perovskite/G7.62.8≈-1≈101000100Au/CeO2/Au/Si-2.25-2.561022×104104Pt/TiO2:Ag/Pt-0.4-0.5-0.3--0.2Pt/a-COx/W/SiO2/Si-5-41041044×104Cu/CuOX/Cu/Au/Ti/SiO2/Si1.71.3-0.75≈1000--Glass/FTO/TiOx/Ag/TiOx/ITO--0.50.2200104100Te/Ge2Sb2Te5/Pt/SiO2/Si-0.9-2.10.2-0.5>100-20TaN/CeO2/Ti/CeO2/Pt/SiO2/Si1.8-0.9--1.7-1.5--0.81000104>104FEN/ITO/PSS/PI/Al--0.5--0.72.5-34000104100Glass/ITO/AgG/Al--1.22.1105--Al/Si/Al/GQD/Al2.2--116104-ITO/MoS2/HfOx/ITO0.11300>104200TiN/HfOx/G≈-40.2-0.210010450TiN/HfOx/G23.053.55-105-PET/ITO/GO-TiO2/Al≈2.52.1-0.5100--FTO/TiO2/Ag-3.4-0.73.510-100Ag/Nanocellulose/ITO1.51-0.5107>104-圖中的forming代表的是形成過程，這個過程是用來顯示器件的阻變特性的，要顯示器件的阻變特性，通常需要施加一個較大的電壓，在電壓的刺激下使阻變層內部開啟導電通道。圖中的RESET過程和SET過程，是指器件高低阻態變化的一個過程，通過器件高低阻態的變化來實現器件的存儲功能。具體來說，RESET過程描述的是，器件由一開始的低阻態（LRS）在外界偏壓的作用下使器件轉化為高阻態（HRS）的過程；而SET過程描述的是，器件由一開始的高阻態（HRS）在外界偏壓的作用下進而轉化為低阻態（LRS）的過程。無論是Forming，RESET，還是SET。都是描述的一種電壓的過程，所以它們的單位都是電壓的單位，用電壓單位符號V表示。圖中還有一