近日，微電子所劉明院士課題組在阻變存儲(chǔ)器（RRAM）研究方向取得重要進(jìn)展，揭示了陽(yáng)離子基阻變存儲(chǔ)器復(fù)位失效現(xiàn)象的微觀機(jī)制，通過增加離子阻擋層，改善了器件的可靠性，主要研究成果于2016年10月17號(hào)發(fā)表在Advanced Materials （DOI: 10.1002/adma.201603293）上，并被選為封面文章。 

　　移動(dòng)計(jì)算和可穿戴設(shè)備能夠提供實(shí)時(shí)的、無(wú)縫連接的通信，極大改變了人們同外部世界的交互方式。隨著能夠提供Gbps數(shù)據(jù)傳輸速率的下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的大范圍普及，對(duì)隨身攜帶移動(dòng)終端的存儲(chǔ)容量、讀寫速度和功耗都帶了巨大的挑戰(zhàn)。阻變存儲(chǔ)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高速、低功耗、易于3D集成等優(yōu)勢(shì)，是下一代高密度非易失性存儲(chǔ)器的有力競(jìng)爭(zhēng)者之一，受到國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。但阻變存儲(chǔ)器在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用之前還有一些關(guān)鍵的問題需要克服，特別是器件的失效機(jī)制及可靠性改善仍需開展進(jìn)一步的研究。 

　　劉明課題組在陽(yáng)離子基阻變存儲(chǔ)器的微觀機(jī)制、性能調(diào)控和集成技術(shù)上開展了系統(tǒng)的研究工作。在前期工作的基礎(chǔ)上，課題組最近發(fā)現(xiàn)在陽(yáng)離子基阻變存儲(chǔ)器中存在置位（SET）和復(fù)位（RESET）過程的競(jìng)爭(zhēng)，造成了該類器件復(fù)位操作的失效。通過TEM和EDS的測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)構(gòu)成導(dǎo)電細(xì)絲的活性金屬在電場(chǎng)作用下會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入到Pt電極中，從而在Pt電極中形成額外的活性金屬源，造成復(fù)位操作的失效。課題組提出了在Pt電極表面增加離子阻擋層來(lái)抑制導(dǎo)電細(xì)絲過生長(zhǎng)進(jìn)入Pt電極的解決方案，發(fā)展了插入單層石墨烯作為離子阻擋層的新結(jié)構(gòu)器件，TEM結(jié)果表明石墨烯插層能夠有效阻擋導(dǎo)電細(xì)絲過生長(zhǎng)進(jìn)入Pt電極層，電學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明石墨烯插層器件消除了復(fù)位操作失效的現(xiàn)象，在改善器件的可靠性的同時(shí)仍具有優(yōu)良的阻變存儲(chǔ)性能。 

　　博士生劉森、盧年端副研究員和博士生趙曉龍為該文章的共同第一作者，劉琦研究員和劉明院士為該文的共同通訊作者。上述工作得到了國(guó)家基金委、中科院和科技部相關(guān)項(xiàng)目的資助。 

全文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201603293/full