AlOx(PI)/HfOx界面调控的阻变开关行为

尹彬沣,王永志,万心华,周 腾

(1.扬州大学机械工程学院,江苏 扬州 225127;2.海南大学机电工程学院,海口 570228)

氧化铪作为一种具有高介电常数的材料,因其内部组成结构简单及与互补金属氧化物半导体集成电子电路工艺兼容等优点而备受关注[1-3]．然而,当氧化铪用作阻变存储器的开关层且厚度小于10 nm时仍然存在一些问题,如开关层厚度不足导致器件开关比偏低,难以应用于高密度集成电子电路[4-6];单层器件开关时,置位、复位电压分布不均匀,降低了器件的可靠性,不利于商业化发展[7-9]．为了满足该类型器件开关比与均匀性相匹配的要求,Roy[10]和Mahata[11]等研制了铝掺杂的氧化铪阻变存储器,器件的开关比达到1 600,但器件开关电压过于分散;Huang等[12]提出开关层由高低介电常数组合的材料二氧化铪和氮化硼组成的阻变存储器,器件的开关均匀性虽有所提高,但开关比并未得到显著改善．本文拟采用经低介电常数材料聚酰亚胺进行界面调控的氧化铪薄膜作为阻变开关层,并运用Comsol多物理场软件对器件结构进行电场仿真,以期改善阻变存储器的电学性能．

1 实验部分

1.1 材料与仪器

1)材料．氧化硅片(氧化层厚度为300 nm,电阻率小于0.005 Ω·cm),哈尔滨特博科技有限公司;钛靶(纯度为99.995%,直径为50.8 mm,厚度为5 mm),北京中诺新材科技有限公司;铂靶(纯度为99.995%,直径为50 mm,厚度为1 mm),北京翠铂林有色金属技术开发中心有限公司;四(二甲基氨基)铪,三甲基铝,异丙醇(分析纯，质量分数为99.5%),北京伊诺凯科技有限公……