憶阻器材料特性的第一性原理研究.pdf

1、隨著人們每天處理的信息量呈現(xiàn)出爆炸式增長,傳統(tǒng)的存儲器正面臨前所未有的高速度、大容量及多樣化需求的嚴峻挑戰(zhàn)。憶阻器的出現(xiàn)給予了人們新的思路和曙光。憶阻器與傳統(tǒng)的存儲器相比,以其更高的速度、更大容量、低功耗等存儲特性有望成為下一代信息存儲器件。此外,以其獨特的非線性電路特性和電荷記憶特性有望實現(xiàn)儲存與計算的融合、制備具有神經(jīng)元突觸功能的認知器件以及邏輯運算等。正是這些優(yōu)點,使國內(nèi)外科研機構(gòu)和半導體廠商都視憶阻器為下一代新型電子智能存儲器件

2、。
　　當前國內(nèi)外對憶阻器的材料、器件及其應用等方面進行了一系列的研究。然而憶阻器的納米尺度電輸運機制的不確定,導致的憶阻器機理的認識存在嚴重的分歧,直接制約了憶阻器的研發(fā)與應用。根據(jù)憶阻材料特性,構(gòu)建器件模型,采用理論計算探討非線性阻變特性并不是很多。本研究基于密度泛函理論和能帶結(jié)構(gòu)理論,使用第一性原理和非平衡格林函數(shù)方法,提出一種憶阻材料模擬方案,并使用AtomistixToolKit(ATK)軟件對憶阻材料進行電子特性計算模

3、擬,分析憶阻材料納米尺度下的電子輸運機制,探討憶阻器的非線性阻變機理。
　　根據(jù)提出的憶阻材料模擬方案,分別對CuOx憶阻材料和硫系化合物憶阻材料進行計算模擬,構(gòu)建Ag電極-CuOx和Ag電極-Ge2Sb2Te5雙電極系統(tǒng)模型。進一步使用模型,利用ATK軟件分別對Ag電極-CuOx和Ag電極-Ge2Sb2Te5兩個雙電極憶阻系統(tǒng),進行憶阻材料電子特性計算模擬,結(jié)合計算模擬結(jié)果分析憶阻材料非線性電阻特性。除此之外,分別對CuOx憶阻

4、材料的CuO和CuOx兩種不同的雙電極系統(tǒng)的I-V特性進行計算模擬,通過計算數(shù)據(jù)來分析CuOx憶阻器納米尺度電子輸運機理是由于電極與功能層的接觸在電壓的作用下由于邊界遷移效應使得界面接觸由歐姆接觸逐漸改變?yōu)榉菤W姆接觸。第三,對Ge2Sb2Te5憶阻材料進行Ag電極-Ge2Sb2Te5晶態(tài)與非晶態(tài)雙電極系統(tǒng)I-V特性進行計算模擬,通過計算模擬得出Ge2Sb2Te5憶阻材料機理,由于存在Ge2Sb2Te5憶阻材料大量的空位,在發(fā)生缺陷效應下