阻变存储器复合材料界面及电极性质研究

• 作者: 代月花 周茂秀 徐太龙 杨金 汪家余 罗京 蒋先伟 许会芳 陈军宁
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 阻变存储器 复合材料 界面 电子通道
• 年，卷（期）: 2013,（24）
• 所属期刊栏目: 物理学交叉学科及有关科学技术领域
• 页码范围: 248501-1-248501-6
• 页数: 1页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.62.248501

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理对比研究了Cu(111)/HfO2(001)， Cu(111)/HfO2(010)， Cu(111)/HfO2(100)三种复合材料界面模型的失配率、界面束缚能、电荷密度、电子局域函数以及差分电荷密度。计算结果表明：Cu(111)/HfO2(010)失配率最小，界面束缚能最大，界面体系相对最稳定；对比电荷密度及电子局域函数图显示，只有HfO2(010)方向形成的复合材料体系出现了垂直Cu电极方向完整连通的电子通道，表明电子在此方向上具有局域性、连通性，与阻变存储器(RRAM)器件导通方向一致；差分电荷密度图显示， Cu(111)/HfO2(010)复合材料体系界面处存在电荷密度分布重叠的现象，界面处有电子的相互转移、成键的存在；进一步计算了Cu(111)/HfO2(010)体系距离界面不同位置的间隙Cu原子形成能，表明越靠近界面Cu原子越容易进入HfO2体内，在外加电压下易发生电化学反应，从而导致Cu导电细丝的形成与断裂。研究结果可为RRAM存储器的制备及性能的提高提供理论指导和设计工具。