(电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成都 611731)

阻变存储器[1-2](Resistive Random Access Memory,RRAM)是利用材料的阻变特性进行数据存储的一种非易失性存储器。在外加电场的作用下,阻变材料的电阻值可以在不同的阻值状态下稳定翻转,这种现象就是阻变。RRAM由于具有能耗低、存储密度高、操作速度快、抗疲劳特性好等优点,具有广泛应用前景,被认为是最有可能取代Flash器件的新型非易失性存储器。早期的阻变研究中,二元氧化物由于在开关比、操作速度、疲劳特性等方面有明显的优势,受到研究者的广泛关注。特别是HfOx由于有低至ns的操作速度和超高循环写入次数[3],被认为是未来RRAM器件中最有前景的应用材料。

随着研究的进一步深入,一些铁电相关的阻变器件也逐渐成为研究的热点。近年来在[4]、PZT[5]、BiFeO3[6]、BiTeO3[7]等传统铁电材料中均观察到了阻变现象。铁电相关阻变主要有铁电隧道结、基于铁电薄膜的铁电FET、铁电薄膜相关阻变器件等不同类型。

传统过渡金属氧化物阻变存储器中,阻变机理通常可以用存储介质中氧化还原反应形成的导电细丝的导通与断开来解释。在阻值发生翻转的过程中,电流(阻值)通常会存在一个明显的突变。与此不同的是,在铁电极化调制的阻变器件中,阻变行为的发生通常与铁电极化有关,是基于铁电材料的本征极化特性来实现的,其电流表现为一个逐渐变化的过程,该过程通常可以用铁电极化对界面势垒的调制来解释。因此相比其他类型阻变器件,铁电阻变器件操作速度快,抗疲劳特性、数据保持特性好。……