《基於金屬/氧化物異質結的阻變穩定性能及其機制研究》是依託南京大學，由顏志波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於金屬/氧化物異質結的阻變穩定性能及其機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：顏志波
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金屬/氧化物異質結是金屬功能材料和器件物理研究的熱點課題之一。金屬/氧化物異質結非易失性阻變器件具有多態存儲能力、穩定性能較好，因此，開展相關研究對推進阻變存儲器實用化進程具有重要意義。本項目選擇以金屬/摻雜鈦酸鍶氧化物異質結為主要研究對象，關注發展提高阻變性能穩定性的物理方法。通過採用多種金屬/氧化物異質結製備技術與界面處理手段，實現對金屬/氧化物異質結界面的空間微結構調控，揭示異質結界面微結構對阻變性能穩定性的重要作用。在此基礎上，嘗試製備與表征具有阻變效應的金屬基異質結量子阱，揭示量子阱的阻變行為。另外還研究最佳讀和寫策略，以改善金屬/氧化物異質結阻變器件的穩定性能。
結題摘要
非易失性阻變器件(RRAMs)具有速度快、集成度高、功耗小的優勢，但仍因其穩定性的問題而無法得到實際套用。本項目選擇具有較高阻變穩定性的金屬/氧化物異質結多層膜結構和鐵電隧道結，研究了它們的電阻開關性能並揭示了其物理機制，主要包括有： 1)揭示了Au/BiFeO3/SrRuO3異質結多種電阻開關物理機制的並存，揭示了在不同溫度下雙極電阻開關與鐵電極化反轉之間的關係，這對基於鐵電隧道結的高性能電阻開關器件的設計有著重要的指導意義。 2)研究了基於兩個反串聯Au/BaTiO3/Nb:SrTiO3鐵電隧道結的互補性電阻開關器件的器件性能和物理機制, 獲得了具有自適應、開關比率可調和具有多態存儲能力的高性能互補型多態電阻開關器件。該成果可用於超高密度三維交叉陣列的電阻式、電容式隨機存取存儲器和功能邏輯器件中。 3)在Au/DyMnO3/Nb:SrTiO3/Au中找到了高性能電阻開關效應和電容開關效應共存的現象. 其開關時間低於10ns, 保持時間大於10^5s, 電阻和電容開關比率在經過10^8次循環後讓大於100倍。主要物理機制是載流子注入與釋放引起Nb:SrTiO3/Au界面中勢壘高度和寬度的改變，而Au/DyMnO3/Nb:SrTiO3則通過器件分壓的改變起到了放大器件電容開關比的效果。這為製備高性能憶阻與憶容效應電子器件提供了新的設計方案。 4)揭示了龐磁阻材料La0.225Pr0.4Ca0.375Mn(1-x)RuxO3反常電致電阻效應，即：外電場雖增強了鐵磁金屬相但卻導致了系統電阻的增加。研究表明，系統中由於Ru的摻雜而引入的Mn3+-Ru4+鐵磁超交換作用與Mn3+-Ru4+反鐵磁交換作用是產生這種效應的主要原因。
