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RRAM阻变效应的物理机制
  • ISSN号:1003-353X
  • 期刊名称:《半导体技术》
  • 时间:0
  • 分类:TN304.2[电子电信—物理电子学] TP333.5[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]安徽大学电子信息工程学院,合肥230061, [2]淮北师范大学物理与电子信息学院,安徽淮北235000
  • 相关基金:国家青年科学基金(61006064); 国家“核高基”重大专项(2009ZX01031-001-004);国家“核高基”重大专项子课题(2010ZX01030-001-001-004); 安徽省高校优秀青年人才基金(2012SQRL013ZD)
中文摘要:

采用基于密度泛函理论的第一性原理对阻变随机存取存储器(RRAM)器件的阻变物理机制进行了分析研究。对比计算了氧空位缺陷或掺杂(Al,Ti和La)HfO2体系的形成能、能带结构、态密度以及迁移势垒能,结果表明,掺杂后体系的氧空位形成能明显减小,掺杂促进了氧空位的形成;无论掺杂和未掺杂的体系,当氧空位存在时禁带宽度会明显减小,且禁带中多出一个占据态的峰,材料的导电能力明显增强。表明氧空位是材料导电的主要因素,杂质起到辅助作用。计算结果与相关实验结果相符合。进一步分析迁移势垒能,说明金属杂质对氧空位产生缔合作用而促使形成团簇,从而对器件的操作电压、工作速度等产生影响。

英文摘要:

The resistance switching physical mechanism of the resistive random access memory (RRAM) is studied with the first-principle based on the density functional theory. The comparison calculation of the formation energies, energy band, density of states and migration barrier of the oxygen vacancy defect system and doped system (A1, Ti and La) in the monoclinic HfO2 are performed. The results show that the formation energy can be reduced significantly after doping, which indicates that doping promotes the formation of oxygen vacancies. With the existence of oxygen vacancies, the band gap width reduces obviously and a peak of the occupied state emerges in the band gap, confirming that the conductivity of the material is enhanced dramatically. The oxygen vacancy is the primary cause for the conductivity of the material while the impurity is the auxiliary factor. Furthermore, based on the analysis of the migration barrier, the oxygen vacancies form the clusters due to the interaction resulted from the metal impurities, which influences the operating voltage and the speed of the devices.

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期刊信息
  • 《半导体技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国电子科技集团公司
  • 主办单位:中国电子科技集团公司第十三研究所
  • 主编:赵小玲
  • 地址:石家庄179信箱46分箱
  • 邮编:050051
  • 邮箱:informax@heinfo.net
  • 电话:0311-87091339
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-353X
  • 国内统一刊号:ISSN:13-1109/TN
  • 邮发代号:18-65
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,中国科技论文统计用刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:6070