电致电阻效应研究进展.docx

电致电阻效应文献综述赵重阳2013216020中国石油大学（北京）理学院2013级硕士研究生摘 要电致电阻效应因其特殊的物理特性和良好的应用前景引起了人们的广泛关注。本文主要回顾了电致电阻效应的发现和发展历程，介绍了其产生机理和阻变行为，总结归纳了研究人员对不同材料构成的异质结构中电致电阻效应的研究进展，并且介绍了其应用于下一代非易失性存储技术的研究现状，展望了其良好的应用前景。关键词：电致电阻；阻态转换；非易失性存储AbstractElectroresistance effect because of its special physical characteristics and excellent application prospects has attracted widespread attention. This paper reviews the history of the discovery and development of electroresistance effect, introduces its generation mechanism and resistive switching behavior, summarized the research progress electroresistance effect researchers found in the heterostructures composed of different materials, and introduced its research status for next generation non-volatile memory technology，discussed its excellent prospects.Key words: electroresistance, resistive switching, non-volatile memory1. 引言1.1 电致电阻效应的发现在简单的金属/金属氧化物/金属三明治结构中，研究发现施加电压能够改变器件的电阻，而且这种改变是持久的且可逆的。通过改变电压的极性或大小，器件可以在两个阻态或多个阻态之间转换，这就是巨电致电阻效应（Colossal Electroresistance，CER）。在大多数情况下，器件有两个可以转换的阻态。器件的结构示意图和电阻态如图1所示。图1.（a）金属/氧化物/金属三明治器件结构； （b）压脉冲下测量的高电阻态和低电阻态1962年，T. Hickmott[1]在铝/绝缘体/铝三明治结构中发现了电致电阻效应，即电压引起高电阻态到低电阻态的转变。在之后的六十年代里，人们相继地在其他薄膜器件中发现了电致电阻效应，但当时并没有引起广泛的关注。直到2000年，美国休斯顿大学Liu等人的研究小组[2]在巨磁阻氧化物Pr0.7Ca0.3MnO3 (PCMO)薄膜中再次发现电致电阻现象，进一步利用脉冲能够实现两个阻态的翻转，而且电阻变化是非易失性的，他们证明了这种效应可以用于非易失存储器，由此引发了电致电阻研究的热潮。1.2 电致电阻效应的发展2000年，Beck等人[3]发现了SrTiO3和SrZrO3薄膜也有这种效应，之后电致电阻效应的重要性逐渐得到了广泛的认识和接受。在过去的十几年里，研究人员在很多种不同材料形成的异质结构中都发现了电致电阻效应。其中，在绝缘钙钛矿氧化物（如锰氧化物[2,4-5]、钛氧化物[6]、锆氧化物[7]）所形成的电容式装置中加上短的脉冲电压，就会产生可逆的电阻态转换现象。T. Fujii等人[8]在SrRuO3 /SrTi0.99Nb0.01O3异质结中发现了滞后的电流-电压特性和电阻转换现象。周智辉等人[9]在含有氧缺陷的稀土掺杂锰氧化物中发现了较大的自旋相关电致电阻效应，并且得出了这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系的结论。Nd1-xSrxCoO3多晶陶瓷和薄膜中也存在着电致电阻效应[10]。并且在Nd1-xSrxCoO3多晶陶瓷中，电阻随着温度的降低而升高，随着电流的增大而减小，随着锶含量的增加而减小。在实验中观察到了I-V明显的非线性特性，并且李霞等人认为影响电致电阻的物理机制是由电流效应引起的，而且发现了电流能引起磁阻效应。Yinghui Sun等人研究了电流导致的La0.67Sr0.33MnO3外延薄膜电致电阻效应，对不同厚度的薄膜在不同温度下进行了电阻态的相关研究[11]。张建研究了电极、界面修饰对Pr0.7Ca0.3MnO3及ZnO薄膜电致电阻效应的影响[12]，研究了Ti/PCMO/LSMO异质结和Ag/ZnO-Ti/Pt异质结的电阻转变特性等内容。随着人们展开对大量异质结构中电