【摘要】：Ti_3SiC_2是一種三元層狀化合物,同時(shí)具有金屬和陶瓷的優(yōu)良特性,具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,目前對于Ti_3SiC_2的研究主要集中在對其塊體和粉體材料的制備以及力學(xué)、摩擦學(xué)等性能研究及綜合性能改善等方面,鮮有其光電性能及其器件化應(yīng)用的報(bào)道。因此,有針對性地采用多晶Ti_3SiC_2為原材料,按微電子和光電子常用方法制備薄膜材料,研究和評價(jià)薄膜材料的微觀結(jié)構(gòu)、光學(xué)以及電學(xué)性能,并尋求薄膜的器件化應(yīng)用,具有重要的學(xué)術(shù)和工程意義。本文以多晶Ti_3SiC_2粉末為靶材,采用直流濺射的方法制備鈦硅碳(TSC)薄膜,采用反應(yīng)濺射的方法制備鈦硅碳氧(TSCO)薄膜,借助多種材料表征手段,研究TSC和TSCO兩種薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)組分及光學(xué)和電學(xué)性能;構(gòu)建以TSCO薄膜為憶阻介質(zhì)材料的憶阻器,研究其模擬開關(guān)性能并分析載流子傳輸類型,初步探索將TSCO介質(zhì)薄膜材料應(yīng)用于憶阻開關(guān)器件的可行性。取得的主要研究成果如下:(1)采用直流濺射的方法成功制備出TSC薄膜,發(fā)現(xiàn)薄膜整體上呈現(xiàn)出非晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);在400~2000 nm波長范圍內(nèi),隨著波長的增長,TSC薄膜的光譜透過率和反射率升高、吸收率降低,隨著膜厚變厚,TSC薄膜的光譜透過率降低、反射率和吸收率升高;TSC薄膜的折射率在350~800 nm范圍內(nèi)呈現(xiàn)上升的趨勢;TSC薄膜的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,屬于半導(dǎo)體材料,且隨著膜厚越厚,電導(dǎo)率增加,當(dāng)膜厚達(dá)到400 nm左右時(shí),TSC薄膜的導(dǎo)電性接近ITO、FTO、AZO薄膜的導(dǎo)電性。(2)采用反應(yīng)濺射的方法成功制備出TSCO薄膜,發(fā)現(xiàn)在400~2000 nm的波段范圍內(nèi),隨著波長向長波方向移動,TSCO薄膜的光譜透過率升高、反射率下降,隨著氧含量的升高,光譜透過率升高、反射率降低;TSCO薄膜的折射率在350~800nm范圍內(nèi)沒有明顯的變化趨勢,消光系數(shù)逐漸減小;TSCO薄膜的電阻率隨著氧含量的增加不斷增加,“高阻”、“低阻”之間的差值達(dá)到5個(gè)數(shù)量級,一定程度上可滿足TSCO薄膜作為憶阻介質(zhì)薄膜材料的阻值變化基本要求。(3)成功制備出了Pt/TSCO/ITO和Pt/TSCO(I)/TSCO(II)/ITO兩種結(jié)構(gòu)的憶阻器,實(shí)現(xiàn)了模擬開關(guān)的功能,驗(yàn)證了TSCO薄膜的非線性電學(xué)特性,分析了憶阻工作機(jī)制,發(fā)現(xiàn)載流子傳輸類型以SE為主,P-F表現(xiàn)次之,SCLC表現(xiàn)最弱。
【圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論.1 引言在陶瓷材料家族中，人們發(fā)現(xiàn)了一類特殊的化合物，它們具有層狀的結(jié)構(gòu)，為 MAX 相[1]或 MAX 材料，M、A、X 分別代表了不同的元素，X 元素只能為素或 N 元素[2]，因此到目前為止，MAX 材料包含近 50 種化合物，如圖 1-1 ，它們具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，相似的性能。與陶瓷材料類似，MAX 材料具有化、耐高溫、抗腐蝕等特性；MAX 材料又具有金屬的特性，它們是電和熱的體，同時(shí)具有耐損傷性和可加工性，空間呈層狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)又使得 MAX 材料很好的自潤滑性。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文維平面分割，因此不同位置的 Ti 原子被不同的其它原子包C 原子平面層之間的 Ti 原子標(biāo)記為 Ti1，晶格位置為 2a，將Si 原子平面層之間的 Ti 原子標(biāo)記為 Ti2，晶格位置為 4f，Si，C 原子的晶格位置為 4f[2]。此外，除把 Ti3SiC2的晶體結(jié)構(gòu)看相連構(gòu)成層狀結(jié)構(gòu)外，還可以將 Ti3SiC2的晶體結(jié)構(gòu)抽象為鏈“Si原子-Ti2原子-C原子-Ti1原子-C原子-Ti2原子”這個(gè)鏈條重Ti3SiC2的空間結(jié)構(gòu)[2]。已有的研究結(jié)果表明[4]，Ti3SiC2具有因?yàn)?Ti3SiC2內(nèi)有游離的自由電子，內(nèi)部鍵之間大多以金屬內(nèi)部 Ti(1,2)-C 鍵以及 Ti2-Si 鍵之間依靠相對較弱的共價(jià)鍵結(jié)極性特征，，包含離子鍵成分。因此，Ti3SiC2晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)特Ti3SiC2兼具陶瓷和金屬的雙重性能。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN60;TB383.2;TQ174.75

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 劉東青;程海峰;朱玄;王楠楠;張朝陽;;憶阻器及其阻變機(jī)理研究進(jìn)展[J];物理學(xué)報(bào);2014年18期

2 馮善娥;高偉建;;掃描電鏡附EDS能譜儀的使用與維護(hù)[J];分析測試技術(shù)與儀器;2014年02期

3 王志剛;張偉儒;李伶;王重海;;氮化硅薄膜制備方法現(xiàn)狀綜述[J];現(xiàn)代技術(shù)陶瓷;2007年02期

4 黃佐華,何振江;測量薄膜厚度及其折射率的光學(xué)方法[J];現(xiàn)代科學(xué)儀器;2003年04期

5 王宇,蔡亞梅,滕霖;超光滑表面清洗技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];航空精密制造技術(shù);2003年02期

6 何樂年,徐進(jìn),王德苗;反應(yīng)RF磁控濺射法制備非晶氧化硅薄膜及其特性研究[J];真空;2001年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 尹雪兵;過渡金屬氧化物憶阻器的阻變性能及大腦神經(jīng)功能模擬研究[D];華中科技大學(xué);2017年

本文編號：2601574