在阳离子基阻变存储器中,活性金属导电细丝的形成断裂导致电阻转变现象的发生,所以电阻转变本质上是一种局部的转变。然而在外加电场的作用下,阳离子会从整个器件有效面积注入阻变介质层,导致过多的阳离子进入到阻变介质层,远远超出导电细丝形成的需要。这种阳离子过注入的现象会恶化器件的均匀性和可靠性。为解决阳离子过注入的问题,我们在活性金属与阻变介质层的界面处插入具有纳米级单孔缺陷的石墨烯,由于石墨烯的不可渗透性,阳离子向阻变介质层中的注入将被严格控制在石墨烯单孔处,阳离子的注入量得到严格的控制。从而,导电细丝的形成/断裂也同样只被限制在石墨烯单孔处。实验结果表明,与参照样Cu/HfO2/Pt相比,Cu/nanohole-Graphene/HfO2/Pt器件展示更好的转变参数均匀性,循环特性,低阻态保持和多级存储特性。
文献链接: X. L. Zhao, S. Liu, J. B. Niu, L. Liao, Q. Liu*, X. H. Xiao*, H. B. Lv, S. B. Long, W. Banerjee, W. Q. Li, S. Y. Si, M. Liu*, Confining Cation Injection to Enhance CBRAM Performance by Nanopore Graphene Layer, Small 13 (2017) 1603948; (被选为封面故事)