探索Ti/AlOx/TaOx/Pt模拟忆阻器的导通与开关机理

1 下载量 141 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 1.66MB PDF 举报
本文主要探讨了Ti/AlOx/TaOx/Pt模拟忆阻器的导通和开关机制,发表在《物理学 letters A》(Physics Letters A, Vol. 383, Issue 12, 2019, Article No. 125877)上。作者为来自国防科技大学电子科学与技术学院的Sen Liu、Yi Sun、Bing Song等人。研究论文关注的是超薄(3nm)AlOx和(5nm)TaOx组成的忆阻器在初始重置过程后的电性能和基本特性。 首先,论文介绍了实验背景,即通过电学特性分析和元素层面的研究,深入理解这种新型忆阻器的工作原理。忆阻器作为非易失性存储元件,其关键特性在于其电阻可以随电流历史而变化,即所谓的“记忆”效应。Ti/AlOx/TaOx/Pt结构因其独特的隧道效应和氧离子迁移而展现出优异的导通和开关性能。 在研究过程中,作者着重于阐述了忆阻器的双向(导通和截止)切换机制。经过初始化重置处理后,AlOx/TaOx层显示出高度均匀性和出色的模拟电路性能。进一步的实验表明,这种切换行为不仅局限于TaOx/Pt界面的一小部分,而是可以在整个接触界面发生,说明其具有良好的全局响应能力。 研究发现,开关行为主要由隧道效应驱动,即电子或空穴通过氧化物层时需要克服势垒进行隧穿,从而改变器件的电阻状态。同时,氧离子在TaOx中的迁移起到了关键作用,它能够调控氧化层的电导率,进而影响忆阻器的导通和截止状态。通过改变电压脉冲的性质,研究人员能够控制氧离子的移动,实现忆阻器的可编程性。 这篇论文提供了一个深入理解Ti/AlOx/TaOx/Pt模拟忆阻器工作原理的重要窗口,对于优化此类器件的设计以及推动基于忆阻器的新型非冯诺依曼架构计算系统的发展具有重要意义。它展示了如何通过材料选择、制备工艺和电学特性调控来实现忆阻器的高性能和多功能性,为未来的微电子和纳米电子领域开辟了新的研究方向。