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随着工艺节点的不断缩小,目前市场上的主流存储器NAND Flash面临越来越多的可靠性问题。器件之间电容耦合问题日益严重,浮栅的电荷存储能力也在退化,同时,器件的可循环次数也在减少。随着物联网,工业信息化的不断推进,可能需要种类更多的存储器。MRAM,PRAM相继被提出,最近几年,RRAM也得到了广泛的关注。由于RRAM结构简单,与标准的逻辑CMOS工艺深度兼容,编程和擦除速度快,可循环次数多,便于三维集成,因此被学术界和产业界寄予厚望。传统的RRAM是基于原子组成的细丝的断裂和连接,面临着转变参数不统一的问题,最近,一种基于纯电子效应的RRAM被提出,这种存储器基于金属绝缘体转变,被称为MottMemory。但是这种器件的转变机理和性能尚未得到广泛的研究。 本研究主要内容包括:⑴提出了基于界面肖特基注入的阻变机制。借助第一性原理的计算,我们计算了SiO2∶Pt薄膜的能带,计算发现高掺杂的薄膜其中形成了一个杂质带。根据所计算的能带结构,提出来基于界面肖特基注入的阻变机制,成功解释了器件的转变电压极性和器件上下电极功函数之间的关系,成功解释了在上下电极相同时,器件所表现出的两类不同的阻变特性(分别失效在高阻态和低阻态)。为了探究器件的导电机制,对器件的I-V曲线进行了肖特基(Schottky)发射和FN隧穿的导电机制拟合。拟合发现,在低压区,肖特基发射的拟合效果较好;在高压区,FN隧穿机制的拟合效果较好,同时发现,电子所面临的势垒不是电极金属和SiO2的功函数差,而更可能是杂质带和电极金属的功函数差。⑵在三维结构上制备和测试了器件的性能。在三维结构上制备了Pt/SiO2∶ Pt/TiN器件,发现器件确实具有很好的转变参数一致性,并且具有自限流的特性。对器件进行循环测试,发现器件的低阻态随着循环次数的增加,电阻逐渐增加。在器件失效后,加一个宽范围的扫描电压,器件可以恢复阻变性能。器件放置一段时间后,彻底失去原先的阻变性能,研究发现可能是由于TiN氧化,在界面形成了TiO2氧化层所致。同时研究了器件的C-V特性,对器件所表现出来的负电容和过电容现象做了初步的讨论,并归因子器件的暂态电流。