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河北大学本科生毕业论文(设计)开题报?/p>

 

(学生用表)

 

论文(设计)题目

 

三明治结?/p>

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

O

2

/ Pt

阻变开关性能研究

 

 

学院

 

电子信息工程学院

 

专业

 

电子科学与技?/p>

 

学科

 

工科

 

学生

 

马超

 

指导教师

 

闫小?/p>

 

职称

 

讲师

 

一、课题的来源及意?/p>

 

阻变式存储器

(resistive 

random 

access 

memory,RRAM)

是以材料的电阻在外加电场

作用下可在高阻态和低阻态之间实现可逆转换为基础的一类前瞻性下一代非挥发存储

?/p>

[1]

?/p>

它具有在

32nm

节点及以下取代现有主?/p>

Flash

存储器的潜力

,

成为目前新型存储

器的一个重要研究方向?/p>

  

RRAM

器件具有典型?/p>

“三明治?/p>

(

MIM

)

结构

,

其上下电极之间是能够发生电阻?/p>

变的阻变层材料。在外加偏压的作用下

,

器件的电阻会在高低阻态之间发生转?/p>

,

从?/p>

实现

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的存储。与传统浮栅?/p>

Flash

的电荷存储机制不一?/p>

,

RRAM

是非电荷?/p>

储机?/p>

,

因此可以解决

Flash

中因隧穿氧化层变薄而造成的电荷泄漏问?/p>

,

具有更好?/p>

可缩小性。相比传统的

 

Flash

 

存储?/p>

,

RRAM

 

作为一种采用非电荷存储机制的存储器

?/p>

 

32 nm 

工艺节点以下将有很大的发展空?/p>

[2]

?/p>

 

二、国内外发展状况

 

随着半导体工艺节点的推进?/p>

传统?/p>

flash

非挥发性存储器遇到了严重的技术障碍?/p>

新一代存储器需要更高密度?/p>

高速度?/p>

低功耗?/p>

具有非挥发性的且价格便宜的存储?/p>

[3]

?/p>

近年来,多种新型非挥发性存储器得到了飞速发展。如铁电随机存储器(

Fe-RAM

?/p>

?/p>

相变存储器(

PRAM

?/p>

、磁阻存储器?/p>

MRAM

?/p>

、阻变存储器?/p>

RRAM

?/p>

。阻变随机存?/p>

?/p>

(RRAM)

具有结构简单、高速、低功耗、易?/p>

3D

集成等优势,是下一代高密度非易

失性存储器的有力候?/p>

[5]

?/p>

 

作为下一代非挥发性存储器的有力竞争?/p>

 ,

国际上对

 

RRAM

 

存储器的研究工作

如火如荼。具有电阻转变效应的材料很多

 ,

但是具体的电阻转变机制还不是很清?/p>

 ,

深入研究电阻转变机制能为

 

RRAM

 

器件的设计提供理论指导?/p>

   

早在

 

1967 

?/p>

, 

Simmons 

?/p>

 

Verderber

 

就研究了

Au/ 

SiO/ 

Al

 

结构的电阻转变行

为。由于受实验手段和需求的影响

,

直到

 

2000

 

?/p>

,

美国休斯顿大?/p>

(University 

of 

Houston)

?/p>

 

Ignatiev 

研究小组报道?/p>

PrxCa12xMnO3 ( PCMO) 

氧化物薄膜电阻转换特

性后

,

人们才开始投入大量的精力和财力对

RRAM

进行研究。报道的具有电阻转变?/p>

应的材料种类繁多

,

到底采用哪种工艺制备的何种材料能够得到实际应用还没有定论

;

现阶段的研究主要集中在电阻转变机制的探讨和单管性能的提升上。到目前为止

,

?/p>

Spansion

公司?/p>

 

2005 

年的

 

IEDM 

上公开发布?/p>

 

64kb

测试芯片?/p>

,

还没有关?/p>

 

RRAM

 

量产的消?/p>

[2]

?/p>

 

三、课题研究目标和内容

 

目标:通过射频磁控溅射技术在

Pt

衬底沉积

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

O

2

/ 

Pt

薄膜,制?/p>

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

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2

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三明治结构阻变,研究其阻变开关性能?/p>

 

内容?/p>

掌握制备

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

O

2

/ Pt

三明治阻变器件实验方法,

采用四探针测试器件,

测试过程中,将薄膜器件放在探针台上,一探针接上电极,一探针接下电极,规定从

上电极到薄膜电流方向为正?/p>

施加电压

?/p>

0→Vmax?→Vmax?

?/p>

?/p>

测试其开关性能

[4]

?/p>

 

四、课题研究方法及手段

 

采用

X

射线电子衍射仪(

XRO

)测量薄膜晶向;使用参数测试?/p>

Keithley2400

对三

明治结构器件进行

I-V

性质测试

[8]

,具体方法是

Keithley2400

提供循环扫描电压信号?/p>

测试器件的开关性质,通过

Keithley2400

提供一个小的电压信号(不足以改变器件的

 

?/p>

 

 

 

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(学生用表)

 

论文(设计)题目

 

三明治结?/p>

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

O

2

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阻变开关性能研究

 

 

学院

 

电子信息工程学院

 

专业

 

电子科学与技?/p>

 

学科

 

工科

 

学生

 

马超

 

指导教师

 

闫小?/p>

 

职称

 

讲师

 

一、课题的来源及意?/p>

 

阻变式存储器

(resistive 

random 

access 

memory,RRAM)

是以材料的电阻在外加电场

作用下可在高阻态和低阻态之间实现可逆转换为基础的一类前瞻性下一代非挥发存储

?/p>

[1]

?/p>

它具有在

32nm

节点及以下取代现有主?/p>

Flash

存储器的潜力

,

成为目前新型存储

器的一个重要研究方向?/p>

  

RRAM

器件具有典型?/p>

“三明治?/p>

(

MIM

)

结构

,

其上下电极之间是能够发生电阻?/p>

变的阻变层材料。在外加偏压的作用下

,

器件的电阻会在高低阻态之间发生转?/p>

,

从?/p>

实现

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的存储。与传统浮栅?/p>

Flash

的电荷存储机制不一?/p>

,

RRAM

是非电荷?/p>

储机?/p>

,

因此可以解决

Flash

中因隧穿氧化层变薄而造成的电荷泄漏问?/p>

,

具有更好?/p>

可缩小性。相比传统的

 

Flash

 

存储?/p>

,

RRAM

 

作为一种采用非电荷存储机制的存储器

?/p>

 

32 nm 

工艺节点以下将有很大的发展空?/p>

[2]

?/p>

 

二、国内外发展状况

 

随着半导体工艺节点的推进?/p>

传统?/p>

flash

非挥发性存储器遇到了严重的技术障碍?/p>

新一代存储器需要更高密度?/p>

高速度?/p>

低功耗?/p>

具有非挥发性的且价格便宜的存储?/p>

[3]

?/p>

近年来,多种新型非挥发性存储器得到了飞速发展。如铁电随机存储器(

Fe-RAM

?/p>

?/p>

相变存储器(

PRAM

?/p>

、磁阻存储器?/p>

MRAM

?/p>

、阻变存储器?/p>

RRAM

?/p>

。阻变随机存?/p>

?/p>

(RRAM)

具有结构简单、高速、低功耗、易?/p>

3D

集成等优势,是下一代高密度非易

失性存储器的有力候?/p>

[5]

?/p>

 

作为下一代非挥发性存储器的有力竞争?/p>

 ,

国际上对

 

RRAM

 

存储器的研究工作

如火如荼。具有电阻转变效应的材料很多

 ,

但是具体的电阻转变机制还不是很清?/p>

 ,

深入研究电阻转变机制能为

 

RRAM

 

器件的设计提供理论指导?/p>

   

早在

 

1967 

?/p>

, 

Simmons 

?/p>

 

Verderber

 

就研究了

Au/ 

SiO/ 

Al

 

结构的电阻转变行

为。由于受实验手段和需求的影响

,

直到

 

2000

 

?/p>

,

美国休斯顿大?/p>

(University 

of 

Houston)

?/p>

 

Ignatiev 

研究小组报道?/p>

PrxCa12xMnO3 ( PCMO) 

氧化物薄膜电阻转换特

性后

,

人们才开始投入大量的精力和财力对

RRAM

进行研究。报道的具有电阻转变?/p>

应的材料种类繁多

,

到底采用哪种工艺制备的何种材料能够得到实际应用还没有定论

;

现阶段的研究主要集中在电阻转变机制的探讨和单管性能的提升上。到目前为止

,

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Spansion

公司?/p>

 

2005 

年的

 

IEDM 

上公开发布?/p>

 

64kb

测试芯片?/p>

,

还没有关?/p>

 

RRAM

 

量产的消?/p>

[2]

?/p>

 

三、课题研究目标和内容

 

目标:通过射频磁控溅射技术在

Pt

衬底沉积

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

O

2

/ 

Pt

薄膜,制?/p>

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

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2

/ Pt

三明治结构阻变,研究其阻变开关性能?/p>

 

内容?/p>

掌握制备

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

O

2

/ Pt

三明治阻变器件实验方法,

采用四探针测试器件,

测试过程中,将薄膜器件放在探针台上,一探针接上电极,一探针接下电极,规定从

上电极到薄膜电流方向为正?/p>

施加电压

?/p>

0→Vmax?→Vmax?

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?/p>

测试其开关性能

[4]

?/p>

 

四、课题研究方法及手段

 

采用

X

射线电子衍射仪(

XRO

)测量薄膜晶向;使用参数测试?/p>

Keithley2400

对三

明治结构器件进行

I-V

性质测试

[8]

,具体方法是

Keithley2400

提供循环扫描电压信号?/p>

测试器件的开关性质,通过

Keithley2400

提供一个小的电压信号(不足以改变器件的

 

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论文(设计)题目

 

三明治结?/p>

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

O

2

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阻变开关性能研究

 

 

学院

 

电子信息工程学院

 

专业

 

电子科学与技?/p>

 

学科

 

工科

 

学生

 

马超

 

指导教师

 

闫小?/p>

 

职称

 

讲师

 

一、课题的来源及意?/p>

 

阻变式存储器

(resistive 

random 

access 

memory,RRAM)

是以材料的电阻在外加电场

作用下可在高阻态和低阻态之间实现可逆转换为基础的一类前瞻性下一代非挥发存储

?/p>

[1]

?/p>

它具有在

32nm

节点及以下取代现有主?/p>

Flash

存储器的潜力

,

成为目前新型存储

器的一个重要研究方向?/p>

  

RRAM

器件具有典型?/p>

“三明治?/p>

(

MIM

)

结构

,

其上下电极之间是能够发生电阻?/p>

变的阻变层材料。在外加偏压的作用下

,

器件的电阻会在高低阻态之间发生转?/p>

,

从?/p>

实现

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的存储。与传统浮栅?/p>

Flash

的电荷存储机制不一?/p>

,

RRAM

是非电荷?/p>

储机?/p>

,

因此可以解决

Flash

中因隧穿氧化层变薄而造成的电荷泄漏问?/p>

,

具有更好?/p>

可缩小性。相比传统的

 

Flash

 

存储?/p>

,

RRAM

 

作为一种采用非电荷存储机制的存储器

?/p>

 

32 nm 

工艺节点以下将有很大的发展空?/p>

[2]

?/p>

 

二、国内外发展状况

 

随着半导体工艺节点的推进?/p>

传统?/p>

flash

非挥发性存储器遇到了严重的技术障碍?/p>

新一代存储器需要更高密度?/p>

高速度?/p>

低功耗?/p>

具有非挥发性的且价格便宜的存储?/p>

[3]

?/p>

近年来,多种新型非挥发性存储器得到了飞速发展。如铁电随机存储器(

Fe-RAM

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相变存储器(

PRAM

?/p>

、磁阻存储器?/p>

MRAM

?/p>

、阻变存储器?/p>

RRAM

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。阻变随机存?/p>

?/p>

(RRAM)

具有结构简单、高速、低功耗、易?/p>

3D

集成等优势,是下一代高密度非易

失性存储器的有力候?/p>

[5]

?/p>

 

作为下一代非挥发性存储器的有力竞争?/p>

 ,

国际上对

 

RRAM

 

存储器的研究工作

如火如荼。具有电阻转变效应的材料很多

 ,

但是具体的电阻转变机制还不是很清?/p>

 ,

深入研究电阻转变机制能为

 

RRAM

 

器件的设计提供理论指导?/p>

   

早在

 

1967 

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, 

Simmons 

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Verderber

 

就研究了

Au/ 

SiO/ 

Al

 

结构的电阻转变行

为。由于受实验手段和需求的影响

,

直到

 

2000

 

?/p>

,

美国休斯顿大?/p>

(University 

of 

Houston)

?/p>

 

Ignatiev 

研究小组报道?/p>

PrxCa12xMnO3 ( PCMO) 

氧化物薄膜电阻转换特

性后

,

人们才开始投入大量的精力和财力对

RRAM

进行研究。报道的具有电阻转变?/p>

应的材料种类繁多

,

到底采用哪种工艺制备的何种材料能够得到实际应用还没有定论

;

现阶段的研究主要集中在电阻转变机制的探讨和单管性能的提升上。到目前为止

,

?/p>

Spansion

公司?/p>

 

2005 

年的

 

IEDM 

上公开发布?/p>

 

64kb

测试芯片?/p>

,

还没有关?/p>

 

RRAM

 

量产的消?/p>

[2]

?/p>

 

三、课题研究目标和内容

 

目标:通过射频磁控溅射技术在

Pt

衬底沉积

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

O

2

/ 

Pt

薄膜,制?/p>

Pt/Zr

0.5

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0.5

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2

/ Pt

三明治结构阻变,研究其阻变开关性能?/p>

 

内容?/p>

掌握制备

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

O

2

/ Pt

三明治阻变器件实验方法,

采用四探针测试器件,

测试过程中,将薄膜器件放在探针台上,一探针接上电极,一探针接下电极,规定从

上电极到薄膜电流方向为正?/p>

施加电压

?/p>

0→Vmax?→Vmax?

?/p>

?/p>

测试其开关性能

[4]

?/p>

 

四、课题研究方法及手段

 

采用

X

射线电子衍射仪(

XRO

)测量薄膜晶向;使用参数测试?/p>

Keithley2400

对三

明治结构器件进行

I-V

性质测试

[8]

,具体方法是

Keithley2400

提供循环扫描电压信号?/p>

测试器件的开关性质,通过

Keithley2400

提供一个小的电压信号(不足以改变器件的

 

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论文(设计)题目

 

三明治结?/p>

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

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/ Pt

阻变开关性能研究

 

 

学院

 

电子信息工程学院

 

专业

 

电子科学与技?/p>

 

学科

 

工科

 

学生

 

马超

 

指导教师

 

闫小?/p>

 

职称

 

讲师

 

一、课题的来源及意?/p>

 

阻变式存储器

(resistive 

random 

access 

memory,RRAM)

是以材料的电阻在外加电场

作用下可在高阻态和低阻态之间实现可逆转换为基础的一类前瞻性下一代非挥发存储

?/p>

[1]

?/p>

它具有在

32nm

节点及以下取代现有主?/p>

Flash

存储器的潜力

,

成为目前新型存储

器的一个重要研究方向?/p>

  

RRAM

器件具有典型?/p>

“三明治?/p>

(

MIM

)

结构

,

其上下电极之间是能够发生电阻?/p>

变的阻变层材料。在外加偏压的作用下

,

器件的电阻会在高低阻态之间发生转?/p>

,

从?/p>

实现

??/p>

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的存储。与传统浮栅?/p>

Flash

的电荷存储机制不一?/p>

,

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是非电荷?/p>

储机?/p>

,

因此可以解决

Flash

中因隧穿氧化层变薄而造成的电荷泄漏问?/p>

,

具有更好?/p>

可缩小性。相比传统的

 

Flash

 

存储?/p>

,

RRAM

 

作为一种采用非电荷存储机制的存储器

?/p>

 

32 nm 

工艺节点以下将有很大的发展空?/p>

[2]

?/p>

 

二、国内外发展状况

 

随着半导体工艺节点的推进?/p>

传统?/p>

flash

非挥发性存储器遇到了严重的技术障碍?/p>

新一代存储器需要更高密度?/p>

高速度?/p>

低功耗?/p>

具有非挥发性的且价格便宜的存储?/p>

[3]

?/p>

近年来,多种新型非挥发性存储器得到了飞速发展。如铁电随机存储器(

Fe-RAM

?/p>

?/p>

相变存储器(

PRAM

?/p>

、磁阻存储器?/p>

MRAM

?/p>

、阻变存储器?/p>

RRAM

?/p>

。阻变随机存?/p>

?/p>

(RRAM)

具有结构简单、高速、低功耗、易?/p>

3D

集成等优势,是下一代高密度非易

失性存储器的有力候?/p>

[5]

?/p>

 

作为下一代非挥发性存储器的有力竞争?/p>

 ,

国际上对

 

RRAM

 

存储器的研究工作

如火如荼。具有电阻转变效应的材料很多

 ,

但是具体的电阻转变机制还不是很清?/p>

 ,

深入研究电阻转变机制能为

 

RRAM

 

器件的设计提供理论指导?/p>

   

早在

 

1967 

?/p>

, 

Simmons 

?/p>

 

Verderber

 

就研究了

Au/ 

SiO/ 

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结构的电阻转变行

为。由于受实验手段和需求的影响

,

直到

 

2000

 

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,

美国休斯顿大?/p>

(University 

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Houston)

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Ignatiev 

研究小组报道?/p>

PrxCa12xMnO3 ( PCMO) 

氧化物薄膜电阻转换特

性后

,

人们才开始投入大量的精力和财力对

RRAM

进行研究。报道的具有电阻转变?/p>

应的材料种类繁多

,

到底采用哪种工艺制备的何种材料能够得到实际应用还没有定论

;

现阶段的研究主要集中在电阻转变机制的探讨和单管性能的提升上。到目前为止

,

?/p>

Spansion

公司?/p>

 

2005 

年的

 

IEDM 

上公开发布?/p>

 

64kb

测试芯片?/p>

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还没有关?/p>

 

RRAM

 

量产的消?/p>

[2]

?/p>

 

三、课题研究目标和内容

 

目标:通过射频磁控溅射技术在

Pt

衬底沉积

Pt/Zr

0.5

Hf

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2

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薄膜,制?/p>

Pt/Zr

0.5

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三明治结构阻变,研究其阻变开关性能?/p>

 

内容?/p>

掌握制备

Pt/Zr

0.5

Hf

0.5

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2

/ Pt

三明治阻变器件实验方法,

采用四探针测试器件,

测试过程中,将薄膜器件放在探针台上,一探针接上电极,一探针接下电极,规定从

上电极到薄膜电流方向为正?/p>

施加电压

?/p>

0→Vmax?→Vmax?

?/p>

?/p>

测试其开关性能

[4]

?/p>

 

四、课题研究方法及手段

 

采用

X

射线电子衍射仪(

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)测量薄膜晶向;使用参数测试?/p>

Keithley2400

对三

明治结构器件进行

I-V

性质测试

[8]

,具体方法是

Keithley2400

提供循环扫描电压信号?/p>

测试器件的开关性质,通过

Keithley2400

提供一个小的电压信号(不足以改变器件的

 

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