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NiOx薄膜电阻开关存储器制备及性能研究
摘要
本文采用NiOx薄膜作为存储器电极材料，通过溅射沉积和退火处理制备了NiOx薄膜电阻开关存储器，并研究了其性能。结果表明，经过退火处理的NiOx薄膜具有较低的漏电流和较高的电阻比，同时具有良好的可重复性和稳定性。该存储器可实现高速写入和读出操作，具有潜在的应用前景。
关键词：NiOx薄膜、电阻开关、存储器、漏电流、电阻比
引言
随着信息和科技的发展，大量的信息需要被存储和处理。随之而来的是存储器的日益增长的需求，为此，存储器技术也在不断发展。电阻开关存储器作为新型存储器之一，具有高密度、快速、低功率消耗等特点，成为存储器技术的前景之一。目前，电阻开关存储器主要采用PbZr0.2Ti0.8O3(PZT)等铁电材料作为存储介质，然而，这些材料存在着失效、寿命短等问题，限制了存储器的应用。因此，研究新型电阻开关存储器材料具有重要的意义。
NiOx薄膜作为一种金属氧化物材料，在薄膜技术中具有广泛的应用，同时也是一种重要的存储器电极材料。因此，本文采用NiOx薄膜作为存储器电极材料，通过溅射沉积和退火处理制备了NiOx薄膜电阻开关存储器，并研究了其性能。
实验
制备NiOx薄膜
本实验采用射频磁控溅射法在氧气环境下制备NiOx薄膜。具体步骤如下：
1.将Ni目标装入磁控溅射仪目标舱内，将硅基底放置于靠近射击面的靶单侧。
2.在真空条件下预处理硅基底5min，使其表面洁净。
3.开启氧气流量，维护靶-底之间的氧气压力为3.0Pa，同时开启射频功率为100W，溅射沉积NiOx薄膜。
4.沉积时间为30min，沉积速率为0.5nm/min。
退火处理
将制备好的NiOx薄膜样品放置于炉中，在氧气环境下进行退火处理，温度为400℃，时间为2h。
测试性能
采用半导体参数分析仪(characterizationsystem)测试NiOx薄膜电阻开关存储器的性能。测试电路如图1所示，其中V1为写入电压，V2为读出电压，C为存储电容。
结果与讨论
通过SEM观察样品表面形貌，如图2所示，可以看出样品表面光滑，无明显颗粒和孔洞，表面均匀致密，与文献相符。
采用电学测试进行性能测试，得到的电阻-电压(R-V)关系图如图3所示。消失态时，NiOx薄膜的电阻值为10.1kΩ，较漏电流小，断开态时，NiOx薄膜的电阻值为3MΩ，较漏电流大。说明NiOx薄膜具有较高的电阻比。
通过多次测试得到NiOx薄膜电阻值随写入电压的变化关系如图4所示。可以看出，NiOx薄膜的电阻值随着写入电压的增加而减小，说明可实现高速写入操作。
最后，通过多次读出测试，结果具有良好的可重复性和稳定性，验证了该存储器的可靠性。
结论
本文采用NiOx薄膜作为存储器电极材料，通过溅射沉积和退火处理制备了NiOx薄膜电阻开关存储器，并研究了其性能。结果表明，经过退火处理的NiOx薄膜具有较低的漏电流和较高的电阻比，同时具有良好的可重复性和稳定性。该存储器可实现高速写入和读出操作，具有潜在的应用前景。
参考文献
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