变组分Al对HfO2阻变特性影响:第一性原理研究

作     者：代广珍 姜永召 倪天明 刘鑫 鲁麟 刘琦 Dai Guang-Zhen;Jiang Yong-Zhao;Ni Tian-Ming;Liu Xin;Lu Lin;Liu Qi

作者机构：安徽工程大学电气工程学院芜湖241000 中国科学院微电子研究所北京100029 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2019年第68卷第11期

页      面：73-79页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：安徽省高等学校教育基金(批准号:KZ00216022) 安徽工程大学科研启动基金(2018YQQ007) 国家自然科学基金(批准号:61306108,61172131,61271377)资助的课题~~ 

主　　题：HfO2 第一性原理 间隙Al 晶格结构 

摘      要：为了改善HfO2的阻变特性,提高氧空位(VO)导电细丝形成的一致性和均匀性,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了掺杂Al的HfO2阻变材料的微观特性.结果表明,间隙Al (Int-Al)更适合掺入到HfO2中,并且Int-Al与VO相对位置越近,阻变材料趋于稳定的收敛速度越快,形成能越小.不同IntAl浓度对含有VO缺陷的HfO2超胞的影响结果显示,当掺杂Int-Al浓度为4.04%时,分波电荷态密度图能够形成相对较好的电荷通道,最大等势面和临界等势面值均为最高,有利于改善HfO2阻变材料中导电细丝形成的一致性和均匀性;形成能计算结果显示,当Int-Al浓度低于4.04%时形成能变化缓慢,当高于4.04%时则异常增大,表明缺陷体系随Int-Al浓度增大越来越难以形成;进一步研究掺杂Int-Al浓度为4.04%时晶格结构的变化,结果显示缺陷形成能显著降低,有利于形成完美的导电通道.该研究为改善基于HfO2阻变存储材料的性能有一定的借鉴意义.