抵抗変化メモリーにおける酸化物/電極界面の電気特性と酸化物内結果準位の相関の解明

阐明电阻变化存储器中氧化物/电极界面的电特性与氧化物内所得水平之间的相关性

基本信息

批准号：
20035003
负责人：
喜多浩之
金额：
$ 3.33万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究ではNiO薄膜が示す可逆的な抵抗スイッチング現象の制御指針を得るために,薄膜中の欠陥構造,特に金属電極との界面での欠陥と抵抗スイッチングの相関の解明を目指した検討を行ってきた。今年度は結晶性の異なるNiO薄膜を積層することにより,上下それぞれのPt電極との界面近傍の膜質を意図的に変えた構造を形成し,その特性から界面の影響を抽出することを試みた。前年度までにスパッタリングにより堆積するNiO薄膜の結晶性および電気特性が,堆積時の酸素分圧によって大幅に変化することを把握していた。このことを利用し,まずPt電極上に高結晶性のNiO膜,続いて低結晶性のNiO膜の順に堆積し,最後にPt上部電極を製膜した。このスタックの電流-電圧特性は,上下のPt/NiO界面の性質が異なることに由来して,電圧印加方向により電流値が異なる非対称な特性を示した。その結果,抵抗スイッチングを行うための導電パス形成(フォーミング)に至る初期特性が通電方向によって大きく異なり,特に高結晶性側(下部電極側)に正の電圧を印加するときに,フォーミングに必要な電圧が大幅に低減した。導電パスの形成は,負電圧を印加した電極近傍で生じるNiOの局所的な還元と関連するという考え方に基づけば,積層膜でフォーミング電圧が低減する原因は,低結晶性層が電子の注入を円滑に行う界面を形成し,高密度の欠陥準位への電子トラップがNiOの部分的な還元を促進したと考えて説明可能である。即ち,高結晶性/低結晶性の積層膜では,高結晶性の層が抵抗スイッチングの活性層としてはたらく一方,低結晶性の層がフォーミングを容易にする役割を果たすことができ,それぞれの特徴を統合されていると言える。このような積層による特性制御はNiOだけでなく,あらゆる抵抗スイッチング素子においても適用可能と考えられる。

在这项研究中，为了获得一项指南，用于控制Nio薄膜表现出的可逆性开关现象，我们研究了薄膜中的缺陷结构之间的相关性，尤其是金属电极和电阻转换的界面缺陷。今年，我们试图堆叠具有不同结晶度的Nio薄膜，以形成一种结构，该结构故意改变与上和下PT电极界面附近的膜质量，并从特征中提取界面的影响。据观察，通过溅射沉积的Nio薄膜的结晶度和电性能通过沉积过程中的氧气的部分压力显着改变。使用此，首先按照低结晶Nio膜的顺序将高度结晶的NiO膜沉积在PT电极上，然后是低结晶Nio膜，最后形成了PT上电极。该堆栈的电流 - 电压特性源自上下PT/NIO接口的不同特性，因此根据电压应用方向显示出不同的电流值的不对称特性。结果，导致导电路径形成的初始特性（形成）的电阻切换的形成取决于电流流动的方向，并且形成所需的电压大大降低，尤其是当将正电压应用于高度结晶的侧（下电极侧）时。基于这样的想法，即导电路径的形成与应用负电压的局部减少NIO有关的局部减少有关，因此可以通过考虑到低晶层形成一种界面形成一个光滑的电子和电子捕获量的水平，可以通过考虑降低层压膜中的形成电压来解释。也就是说，在高结晶度/低结晶度层压层中，高结晶度层用作电阻开关的活动层，而低结晶度层可以在促进地层中发挥作用，并且可以说每个特征都集成了。这种类型的层压特性控制不仅可以应用于NIO，还可以应用于任何电阻切换元件。