Cu/TiO_2/ITO薄膜元件阻变性能与机理研究

以磁控溅射方法沉积TiO2薄膜和Cu上电极层,制备Cu/TiO2/ITO阻变存储器元件。采用原子力显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪对薄膜材料进行性能表征,测试结果表明:TiO2薄膜表面平整、致密;结构以非晶为主,仅有少量金红石相TiO2(110)面结晶;钛氧比为1:1.92(at%),说明薄膜内部存在少量氧空位。在阻变性能测试中,元件呈现双极阻变现象,阻变窗口值稳定,数据保持特性良好,但未出现Forming过程。通过对阻变元件I-V曲线线性拟合结果的分析,得出阻变机理由导电细丝理论和普尔-法兰克效应共同控制。进一步分析发现,被氧化的Cu离子在偏压作用下很容易在TiO2薄膜内迁移并形成直径较大且较为稳定的导电细丝。