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研究生:鄭又瑋
研究生(外文):Cheng, You-Wei
論文名稱:具氧化物之電阻式隨機存取記憶體
論文名稱(外文):Oxide-Based Resistive Random Access Memory
指導教授:李柏璁李柏璁引用關係
指導教授(外文):Lee, Po-Tsung
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:顯示科技研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:英文
論文頁數:74
中文關鍵詞:三(8-羥基&三(8-羥基&三(8-羥基&三(8-羥基&三(8-羥基&三(8-羥基&三(8-羥基&三(8-羥基&三(8-羥基&三(8-羥基&三(8-羥基&
外文關鍵詞:RRAMsilicon dioxidetris-(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3)Molybdenum trioxide (MoO3)
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本篇論文中,我們使用磁控濺鍍的二氧化矽薄膜來實現無機的電阻式記憶體,以及探討後退火製程對元件電性的影響。結果發現經過後退火處理的元件可以展現較好的電性,由其在可靠性量測得到大幅的改善。此外,我們也分析元件在高導電態的載子傳輸行為,探討了記憶體元件在不同退火條件下的載子傳輸機制。
為了朝向更低成本以及大量生產的目標發展,我們製作了兩種結構的有機電阻式記憶體元件,分別是AlOx/Alq3 雙層和Alq3/MoO3/Alq3 三層結構。實驗結果顯示:雙層結構的AlOx/Alq3 之介面缺陷態主導元件的記憶體特性,使得元件在電性上展現近6 個數量級的高開關電流比;三層結構的記憶體特性源自具奈米結構的MoO3 與Alq3 的能帶差所形成的載子捕捉中心,並且該元件展現了4 個數量級的高開關電流比,以及可以多次的抹除寫入。
In this thesis, we demonstrate inorganic resistive random access memory (RRAM) using sputtered SiO2 thin films, and investigate the influences of electrical characteristics
of the devices with various post-annealing conditions. The results show that devices with RTA treatment can exhibit better electrical characteristics, especially in the significant improvement of endurance. We also analyze carrier transport behaviors in the high conductance state of devices and propose carrier transport mechanisms under different RTA treatments.
In addition, we fabricate two different structures of organic RRAM: AlOx/Alq3 bi-layer and Alq3/MoO3/Alq3 tri-layer structures. It is found that interface defects at the
AlOx/Alq3 interface dominate the resistive switching of organic RRAM using the bi-layer structure, and the high ON/OFF current ratio near 106 is obtained; the switching behavior of organic RRAM using the tri-layer structure originate from carrier confinement barriers produced by the difference of energy bands between the nano-structure MoO3 and Alq3 layers, and this devices exhibit a high ON/OFF current ratio about 104 and provide many write-read-erase-read cycles.
Chapter 1 Introduction 1
1.1 Introduction 1
1.2 Oxide-based Resistive Random Access Memory 2
1.2.1 Inorganic RRAM 2
1.2.2 Organic RRAM 5
1.3 Models of Carrier Transport 10
1.3.1. Fowler-Nordheim Tunneling 10
1.3.2. Foole-Frenkel Emission 11
1.3.3. Schottky Emission 12
1.3.4. Space Charge Limited Current (SCLC) 13
1.4 Motivation 14
Chapter 2 Inorganic RRAM Using Sputtered SiO2 Films 15
2.1 Fabrication of the RRAM with Ag/SiO2/p+-Si Structure 15
2.2 Electrical Characteristics of Ag/SiO2/p+-Si RRAM Devices 16
2.3 Mechanism and Discussion 25
2.3.1. Mechanism 25
2.3.2. Curve Fitting of I-V Currents 28
2.4 Summary 37
Chapter 3 Organic RRAM Using Metal Oxide 38
3.1 Introduction 38
3.2 Fabrication of the Organic RRAM 39
3.2.1. AlOx/Alq3 Bi-layer Structure 39
3.2.2. Alq3/MoO3/Alq3 Tri-layer Structure 40
3.3 Organic RRAM with AlOx/Alq3 Bi-layer Structure 42
3.3.1. Electrical Characteristics 42
3.3.2. Mechanism 44
3.3.3. Summary 50
3.4 Organic RRAM with Alq3/MoO3/Alq3 Tri-layer 51
3.4.1. Introduction 51
3.4.2. Electrical Characteristics 52
3.4.3. Mechanism 56
3.4.4. Electrode Effect on Re-writing characteristic 62
3.4.5. Summary 65
Chapter 4 Conclusion and Future Work 67
4.1 Conclusion 67
4.2 Future Work 68
Reference 71
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