我所劉明研究員領(lǐng)導(dǎo)的下一代非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器研究組，最近在阻變存儲(chǔ)器領(lǐng)域取得最新進(jìn)展，題為“Nonpolar Nonvolatile Resistive Switching in Cu Doped ZrO2”的研究論文發(fā)表在最新一期的“電子器件快報(bào)”(IEEE Electron Device letters，2008年5月刊)上，該刊物是國(guó)際電子電氣工程師協(xié)會(huì)電子器件領(lǐng)域最權(quán)威的學(xué)術(shù)期刊。這是該研究組繼去年在權(quán)威期刊“應(yīng)用物理快報(bào)”(Applied Physics Letters)上發(fā)表兩篇關(guān)于摻雜二元氧化物的阻變效應(yīng)以來(lái)，在該領(lǐng)域取得的又一最新進(jìn)展。

　　盡管FLASH存儲(chǔ)器是目前非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場(chǎng)上的主流器件，但是隨著微電子技術(shù)節(jié)點(diǎn)不斷向前推進(jìn)，基于傳統(tǒng)浮柵結(jié)構(gòu)的FLASH 技術(shù)正在遭遇嚴(yán)重的技術(shù)難點(diǎn)，其中最主要的問(wèn)題是其隨技術(shù)代發(fā)展的可縮小性受阻。在這種局面下，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界對(duì)下一代非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器技術(shù)的研發(fā)，主要體現(xiàn)為兩種趨勢(shì)。一是盡可能將目前的FLASH技術(shù)向更高技術(shù)代（45 nm甚至32 nm）推進(jìn)。另一個(gè)趨勢(shì)就是在FLASH技術(shù)達(dá)到 其物理極限而無(wú)法繼續(xù)推進(jìn)后，采用完全不同的新技術(shù)和新存儲(chǔ)原理。阻變存儲(chǔ)器（RRAM）是屬于后一條技術(shù)路線。

　　在阻變存儲(chǔ)器(RRAM)的研究中，劉明研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究組（參與人員：龍世兵、管偉華、王琴、劉琦、張森、胡媛、王永、楊瀟楠等）把研究的注意力集中在材料組分簡(jiǎn)單、制造工藝與CMOS兼容的二元金屬氧化物上，創(chuàng)新性地研究了摻雜二元金屬氧化物的電阻轉(zhuǎn)變特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在二元金屬氧化物中摻雜可以有效的提高器件的成品率，這項(xiàng)結(jié)果使得摻雜的二元金屬氧化物材料具有很大的RRAM的應(yīng)用潛力。近期該研究組還基于已經(jīng)深入研究的Cu/ZrO2:Cu/Pt材料結(jié)構(gòu)，在國(guó)內(nèi)率先制備了8×8的64位阻變存儲(chǔ)器交叉陣列，所成功制備的存儲(chǔ)陣列最高存儲(chǔ)密度達(dá)到277.78 Mb/cm2。已發(fā)表的相關(guān)論文有：

　　1. Weihua Guan, Shibing Long, Qi Liu, Ming Liu, and Wei Wang, "Nonpolar nonvolatile resistive switching in Cu doped ZrO2", IEEE Electron Devices Lett., 29, 434 (2008).

　　2. Qi Liu, Weihua Guan, Shibing Long, Rui Jia, Ming Liu, and Junning Chen, "Resistive switching memory effect of ZrO2 films with Zr+ implanted",  Appl. Phys. Lett., 92, 012117 (2008).

　　3. Weihua Guan, Shibing Long, Rui Jia, and Ming Liu, "Nonvolatile resistive memory utilizing gold nanocrystals embedded in zirconium oxide", Appl. Phys. Lett., 91, 062111 (2007).

　　以上工作得到國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃，中國(guó)高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃，國(guó)家自然科學(xué)基金和微電子所所長(zhǎng)基金的支持。

　　Cu/ZrO2:Cu/Pt結(jié)構(gòu)的RRAM單元的I-V曲線