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二氧化釩相變調控的新型信息器件研究取得新進展
2017-09-12 09:00   審核人:

基于電致阻變效應的電阻型隨機存儲器(RRAM)具有非易失性、結構簡單、低功耗、高密度、快速讀寫等優勢,被認為是最具發展潛力的新興存儲技術之一。然而,將在交叉陣列中實現大規模集成時,相鄰RRAM器件間嚴重的漏電和串擾問題極大地動搖了阻變存儲器的讀寫可靠性。因此,開發高可靠的選通管器件對于阻變存儲器的發展和應用具有重要的意義。二氧化釩(VO2)是一種典型的強關聯電子材料,具有獨特的可逆金屬-絕緣體轉變(MIT)特征和雙向易失性開關特性,是制備選通管器件的重要備選材料之一。但是體相的VO2相轉變區域隨機,且轉變過程存在多相共存,導致轉變參數發散。

我校許小紅教授課題組中科院寧波材料所李潤偉研究員課題組共同合作利用電場驅動的離子輸運在五氧化二釩V2O5薄膜中室溫構建垂直分布的準一維VO2納米通道有效地將VO2金屬-絕緣體轉變行為限制在納米通道,大幅降低相變過程中多重疇結構共存和逐級隨機演化幾率。國際上首次證明了在直徑低于20 nm的超小尺寸VO2中仍能夠獲得穩定的金屬-絕緣體轉變從而為發超小型信息器件提供了實驗依據。以此為基的器件開關響應時間僅為17 ns,驅動電壓和器件電阻的離散系數低于4.3%器件工作能耗僅約8 pJ將其HfO2存儲單元串聯,制備了1S1R結構10×10交叉存儲陣列,該陣列在100萬次連續操作中能夠進行可靠的存儲和準確的讀取該研究成果以內封面論文發表在Adv. Mater., 1702162(2017)期刊影響因子為:19.791, 該論文第一作者為博士研究生薛武紅。

圖 電場驅動離子輸運構建納米尺寸VO2器件的示意圖(a)、TEM圖(b)、金屬絕緣體轉變(c)和開關特性(d,e)。

 

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