氧化锆基阻变存储器中金掺杂效应的第一性原理研究

XiaoDi WEI,Wei WEI,GuoKun MA,Cong YE, Hao ZHOU,Pin HE,LiangPing SHEN,ZhongBing HUANG

SCIENTIA SINICA Technologica（2018）

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摘要

氧空位在过渡金属氧化物阻变存储器的电阻转变中有重要作用. 采用第一性原理计算方法, 研究Au掺杂前后阻变层材料ZrO2的能带结构、态密度、氧空位的形成能和迁移势垒能来分析氧化锆基阻变存储器中的Au掺杂效应. 研究发现, Au掺杂后ZrO2费米能级处出现了局域化杂质带且禁带宽度减小, 由此提升了ZrO2的导电能力;Au掺杂后氧空位形成能及迁移势垒能显著降低, 从而有利于氧空位的形成和迁移, 进而降低ZrO2基阻变存储器的形成(forming)电压与置位(set)电压. 我们利用电子局域函数模拟ZrO2超晶胞[001]方向包含掺杂元素Au的氧空位列, 结果表明局域在杂质周围的氧空位在[001]方向形成有序导电通道.

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关键词

ZrO2,first-principles,oxygen vacancy,doping effect,RRAM

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