基于氧化铟锡电极的透明忆阻器件工作机制研究进展

韩 旭 孙博文 徐瑞雪 徐 静 洪 旺 钱 凯＊,,2

(1山东大学微电子学院，济南 250101)

(2山东大学深圳研究院，深圳 518057)

0 引 言

忆阻器(memristor)，又称阻变随机存储器(resistive random access memory，RRAM)，可以记忆因流经器件的电荷变化而发生电阻转变的现象，由华裔科学家蔡少棠1971年从理论上预测其存在[1]。2008年惠普公司首次开发出能工作的固态忆阻器[2]，该研究被美国《时代》周刊评为年度50项最佳发明之一。作为一种新型纳米尺度的元器件，忆阻器具有非易失性、能耗低、速度快、集成度高、多阻态等特点，成为最具应用前景的下一代存储器件之一[3-12]。忆阻器同时具有类神经突触的电阻缓变特性，可作为电子突触用于新型神经形态计算。与基于晶体管等器件制备的电子突触相比，基于忆阻器电子突触的人工神经网络具备功耗低、运算速度快等优点，在类脑芯片、神经形态计算机等电子信息技术领域有着极其重要的应用前景。因此，忆阻器近年来在材料、电子信息等领域成为研究热点，引起国内外众多高校、科研机构和工业界半导体公司的广泛关注和投入[9-11,13-25]。

忆阻器由顶电极(top electrode，TE)、底电极(bottom electrode，BE)及绝缘或半导体的电阻转变层材料组成，其结构如图1a所示。忆阻器刚制备完成时的电阻状态称为初始态(initial resistance state，IRS)，部分忆阻器需要电形成(electroformed)过程，即在器件两端施加大电压预先形成导电通道，才能正常工作。当施加正向电压时，随着电流通过忆阻器，其电阻将会从高阻态(high resistance state，HRS)转变至某一低阻态(low resistance state，LRS)(或称LRS为开启态(ON state))，并且在电压移除后仍保持该状态。……