HfO2/TiO2双层薄膜RRAM中非易失性向易失性记忆行为的演变及其高性能存储应用

研究人员通过探索HfO2/TiO2双层薄膜中缺陷与界面主导的输运机制，成功实现了宽记忆窗口(>103)、高耐久性(>200次循环)和稳定保持性(>1500秒)的阻变存储器(RRAM)。该研究通过射频磁控溅射和快速热退火工艺优化，揭示了退火温度对非易失/易失性阻变模式的调控作用，为新一代存储器件设计提供了重要指导。

　　

这项突破性研究揭示了氧化铪(HfO_{22)双层薄膜在阻变存储器(RRAM)中的独特性能。科研团队采用射频磁控溅射技术在氩氧混合气体(Ar/O2=40:1)中制备薄膜，随后进行300-600°C氮气环境下的快速热退火处理。}

通过掠入射X射线衍射、场发射扫描电镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)等先进表征手段发现：氧化铪薄膜在所有退火温度下均保持非晶态，而氧化钛薄膜在600°C以下呈现锐钛矿相，600°C时则转变为锐钛矿-金红石混合相。电学测试显示，经过优化的器件在+1V读取电压下展现出超过10³倍的阻变窗口，耐久性突破200次循环，数据保持时间长达1500秒以上。

特别值得注意的是，研究团队首次在该体系中观察到从非易失性到易失性存储行为的可控转变，这种"智能"切换特性为开发兼具高密度存储和类脑计算功能的新型存储器提供了重要参考。这项工作不仅阐明了界面缺陷工程对阻变性能的调控机制，更为未来神经形态计算器件的材料设计开辟了新思路。