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3.3 Ag2S 纳米晶的自组装 15
3.4 本章小结 16
4 Ag2S 阻变存储器器件组装与测试分析 18
4.1 器件制作过程 18
4.2 器件性能测试结果分析 19
4.3 Ag2S 阻变存储器存储机理 22
4.4 本章小结 23
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27 1 绪论
1.1 引言
在现代电子信息产业发展过程中，非易失性存储器在其中扮演着不可或缺的角
色。，对非易失性存储器的需求伴随着小型化的移动设备（如智能手机，数码相机，
可穿戴智能设备等）飞速发展而日益增加。这些电子设备中的数据存储，非易失性存
储器起着必不可少的作用。到目前为止，闪存（Flash）依旧是非易失性存储器中的主
导者，在市场上拥有大部分份额，具有高集成密度和优异性能的硅基闪存自 90 年代
以来获得了迅猛的发展。
Flash闪存的基础结构如图 1.1（a），主要由控制栅极，隧穿势垒（或氧化）层，
衬底，浮栅层等，与普通的晶体管构造有些类似，但原理是截然不同的。Flash 实现
存储的原理是（如图 1.1b)：在外界一定电信号的激发下，沟道中的电子因隧穿效应穿
过势垒层进入浮栅层，使得器件阈值电压增大，而实行反向电激发时电子又被拉回沟
道中，造成阈值电压减小，这样一大一小的信号可通过外部电路判断出来，实现数据
“0”和“1”的存储。然而随着集成度的增加，浮栅层逐渐减薄，诸如电荷泄露等无
法避免的技术瓶颈[1]
使得闪存的集成度难以继续提高。所以目前，寻找新材料，新技
术来解决非易失性存储器的发展瓶颈日益成为了国内外的研究热点。目前出现的比较
热门有可能代替闪存的候选器件有：，依靠相变存储器（PCRAM)[2]，磁性存储器(MRAM)[3]
，阻变存储器(RRAM)[4, 5]，以及铁电存储器（FRAM）[6, 7]
。其中阻变存储
器由于其简单的结构（三明治结构）与优异的性能使之成为人们关注的焦点，是热门
的存储器候选者之一。 1.2 阻变存储器概述
阻变存储器，又称忆阻器，英文简称 RRAM（Resistive Random Access memory）。
忆阻这个概念是美国加利福尼亚大学伯克利分校的教授，华裔科学家蔡少棠在 1971
年提出的[8]
，蔡教授根据多年研究从对称性角度提出了忆阻概念。然而多年时间人们
并未关注到这一成果。直到 2008年，美国惠普实验室的 Strukov和合作者在做小型电
路实验时制造出阻变器件的实物[9]
，知名《时代》杂志将其评为“2008 年最佳发明之
一”。这一重要成果无疑引起了相关科研人员极大的关注。
至 2008 年开始，关于忆阻器的文章便在各个知名杂志期刊上如雨后春笋般冒了
出来，年发文量与引文数逐年上升（如图 2.1 所示）。从蔡少棠教授提出忆阻概念到近
几年忆阻器大热这二三十年间，出现了大量关于具有阻变效应的材料的文献报道，包
括各类金属氧化物（包括二元和多元）、有机化合物材料[10, 11]
、无机/有机纳米复合材
料[12, 13]
以及固体电解质材料[14]
。固体电解液材料，在这里通常是指富含 Ag 或者 Cu
的硫系化合物，这类结构器件具有以下特点：可缩小性好、操作电压低,操作电流小、
操作速度快、读写次数高等，这也是本课题具有直接相关的材料。 忆阻器具有一定意义上的记忆功能,其电阻态的改变有赖于外部所加电压(电流)
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