本文關鍵詞：基于氧化鎵薄膜的異質(zhì)結構制備及其性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著信息微電子技術的發(fā)展,寬禁帶半導體以其優(yōu)良的性能和較低的能耗越來越受到人們的關注。其中,氧化鎵是一種具有直接帶隙的寬禁帶半導體材料,其禁帶寬度為4.9eV,因其具有較高的禁帶寬度、較高的擊穿電壓、優(yōu)良的紫外透過性能而受到越來越多的科研人員的關注。β-Ga_2O_3因存在氧空位缺陷而成為一種本征n型氧化物半導體,人們在實驗中比較難制得p型Ga_2O_3,但可以在其他材料上生長n型Ga_2O_3薄膜,研究Ga_2O_3與其他材料(特別是p型材料)形成的異質(zhì)結,從而探索β-Ga_2O_3可能存在的相關性能,挖掘β-Ga_2O_3潛在的應用前景。本文采用磁控濺射技術和脈沖激光沉積技術在藍寶石襯底上制備了氧化鎵薄膜,研究了不同生長溫度對氧化鎵薄膜的影響。隨后采用正交實驗法探索了制備氧化亞銅薄膜所需的條件。并在此基礎上以ITO為襯底制備了Ga_2O_3/Cu_2O異質(zhì)結,測量了該結構的阻變性能,并對其物理機制進行了研究。本論文的主要研究工作及取得的成果具體歸納如下:1、分別采用磁控濺射和脈沖激光沉積制備了氧化鎵薄膜,研究了制備氧化鎵薄膜時襯底溫度對所得產(chǎn)物的影響,并對所制薄膜做了一定的表征。實驗發(fā)現(xiàn)采用磁控濺射得到的薄膜的結晶性能隨著溫度的升高而逐漸變好,而通過脈沖激光沉積技術所制得的薄膜在600℃以下以非晶態(tài)氧化鎵為主,薄膜沒有產(chǎn)生明顯的結晶,而在700℃以上時薄膜產(chǎn)生了明顯的結晶。進一步研究發(fā)現(xiàn),在750℃制備的氧化鎵薄膜致密均勻、質(zhì)量較好。2、以金屬銅為靶材采用磁控濺射法制備銅氧化物薄膜。通過改變溫度、氣流量、濺射功率等條件,研究了不同因素對薄膜的晶體結構以及薄膜質(zhì)量的影響,探索了制備氧化亞銅薄膜所需的條件。通過實驗發(fā)現(xiàn)氧化亞銅薄膜的結晶程度以及晶體的生長取向主要和溫度的變化有關,氣流量的變化則影響了薄膜中銅的價態(tài),而濺射功率則主要影響了薄膜的生長速度。3、在ITO襯底上制備了Ga_2O_3/Cu_2O異質(zhì)結,測量該異質(zhì)結的電學性能,通過測量發(fā)現(xiàn)該異質(zhì)結存在雙極型阻變和單極型阻變共存的現(xiàn)象。進一步測量其阻變性能的穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)該異質(zhì)結的具有良好的保持特性和循環(huán)特性,且SET和RESET電壓變化范圍比較穩(wěn)定。通過公式擬合進一步分析該異質(zhì)結中的阻變機理,發(fā)現(xiàn)這種阻變現(xiàn)象可能與Ga_2O_3/Cu_2O異質(zhì)結中界面附近陷阱的捕獲和釋放效應以及氧空位的移動有關。
【關鍵詞】：氧化鎵 薄膜制備 氧化亞銅 異質(zhì)結構 阻變現(xiàn)象
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ133.51;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-27
• 1.1 前言9-10
• 1.2 氧化鎵材料簡介10-13
• 1.2.1 β-Ga_2O_3的結構及性能10-11
• 1.2.2 β-Ga_2O_3的研究現(xiàn)狀及應用前景11-13
• 1.3 氧化鎵基異質(zhì)結研究進展13-14
• 1.4 氧化亞銅的相關結構及性能14-15
• 1.4.1 Cu_2O的結構與性能14-15
• 1.4.2 Cu_2O的研究現(xiàn)狀及應用前景15
• 1.5 阻變存儲器簡介15-22
• 1.5.1 阻變存儲器的組成結構、材料及阻變類型16-18
• 1.5.2 阻變存儲器的電阻轉變機制18-22
• 1.6 本論文工作的目的、內(nèi)容和意義22-23
• 參考文獻23-27
• 第二章 薄膜的制備及表征技術27-38
• 2.1 薄膜生長過程簡介27-28
• 2.2 β-Ga_2O_3薄膜制備技術28-31
• 2.2.1 磁控濺射法28-30
• 2.2.2 脈沖激光沉積技術(PLD)30-31
• 2.3 薄膜的表征技術31-36
• 2.3.1 X射線衍射法(XRD)31-32
• 2.3.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)32-34
• 2.3.3 紫外可見吸收譜(UV-Vis Spectra)34
• 2.3.4 低能電子衍射(RHEED)34-36
• 參考文獻36-38
• 第三章 氧化鎵薄膜的制備38-47
• 3.1 薄膜制備前的準備過程38-39
• 3.1.1 襯底的清洗38-39
• 3.1.2 襯底的安裝39
• 3.2 磁控濺射法制備 β-Ga_2O_3薄膜39-41
• 3.3 脈沖激光沉積制備 β-Ga_2O_3薄膜41-45
• 3.4 本章小結45-46
• 參考文獻46-47
• 第四章 氧化亞銅薄膜的生長條件探索47-55
• 4.1 沉積溫度對Cu_2O薄膜的影響47-50
• 4.2 氣流量對Cu_2O薄膜的影響50-52
• 4.3 濺射功率對Cu_2O薄膜的影響52-53
• 4.4 本章小結53-54
• 參考文獻54-55
• 第五章 Ga_2O_3/Cu_2O異質(zhì)結制備及性能研究55-65
• 5.1 ITO襯底上Ga_2O_3/Cu_2O異質(zhì)結薄膜的制備55-56
• 5.2 Ga_2O_3/Cu_2O異質(zhì)結阻變性能56-59
• 5.3 Ga_2O_3/Cu_2O異質(zhì)結阻變機理分析59-62
• 5.4 本章小結62-63
• 參考文獻63-65
• 第六章 結論65-66
• 致謝66-67
• 碩士期間發(fā)表的論文67

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本文編號：334732