【摘要】：硅基憶阻薄膜是一種工藝簡(jiǎn)單且與CMOS工藝兼容的介電半導(dǎo)體薄膜,在新一代存儲(chǔ)器件以及人工智能領(lǐng)域備受關(guān)注。目前為止,基于硅基憶阻材料進(jìn)行搭建的憶阻器有很多種。但是,硅基憶阻薄膜多以a-Si為母相,由于存在嚴(yán)重的光致衰退(S-W)效應(yīng),使得其應(yīng)用于器件時(shí)性能會(huì)隨著時(shí)間的變化逐漸變差。因此,在硅基憶阻薄膜中引入部分晶化,提高薄膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性十分必要。本文以磁控濺射方法制備Ag(Al)摻雜非晶硅憶阻薄膜材料(a-Si:Ag(Al)),采用不同能量的飛秒激光進(jìn)行輻照改性,并借助金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、激光拉曼光譜儀、X射線衍射分析儀和可見(jiàn)-近紅外光譜儀等多種手段,深入研究了金屬含量和飛秒激光能量對(duì)憶阻薄膜材料微觀結(jié)構(gòu)以及光電性能的影響。取得的主要成果如下:(1)制備態(tài)a-Si:Ag(Al)薄膜中的Ag和Al均以單質(zhì)形態(tài)分布在非晶網(wǎng)絡(luò)中。Ag含量的增大會(huì)使薄膜的短程和中程無(wú)序度增大、薄膜的光譜吸收率增大、光譜透射率和電阻率減小;Al含量的增大會(huì)使薄膜的中程有序度增大、電阻率減小。(2)制備態(tài)a-Si:Ag(Al)薄膜受飛秒激光輻照后,薄膜表面會(huì)出現(xiàn)呈高斯分布的輻照光斑痕跡。隨著激光能量的增大,輻照光斑痕跡越來(lái)越明顯,無(wú)論是a-Si還是a-Si:Ag(Al)薄膜,在同一個(gè)光斑內(nèi),從中心到邊緣非晶硅的晶化率逐漸降低,硅晶粒尺寸逐漸變小。在相同的能量密度輻照下,隨著金屬含量的增多,薄膜晶化會(huì)逐漸被抑制,產(chǎn)生的晶硅顆粒尺寸逐漸減小,其中,Ag比Al的抑制效果更強(qiáng);隨著激光能量的升高,a-Si:Ag(Al)薄膜中非晶硅晶化的結(jié)晶度會(huì)變大,但硅晶粒尺寸不會(huì)發(fā)生明顯粗化。(3)Ag和Al對(duì)a-Si薄膜的光譜性能影響完全不同。a-Si:Ag薄膜比a-Si薄膜的電阻率更低,光譜透射率小、光譜吸收率高、透射光譜和反射光譜的干涉峰弱,且Ag含量越高,上述現(xiàn)象越明顯;飛秒激光輻照后,a-Si薄膜和a-Si:Ag薄膜光譜曲線中的干涉峰減弱,電阻率降低。a-Si:Al薄膜和a-Si薄膜的光譜曲線差別不大,但前者比后者的電阻率低;飛秒激光輻照后,a-Si:Al薄膜和a-Si薄膜的干涉峰均減弱,電阻率均降低,但Al含量越高,薄膜的光譜曲線中干涉峰越強(qiáng)。隨著激光能量的增加,a-Si:Ag(Al)薄膜的反射率減小、吸收率和電阻率有所增強(qiáng)。
【圖文】：

圖 1-1 四個(gè)電路基本物理量之間的關(guān)系[7]對(duì)稱(chēng)性原理，蔡教授提出了除電阻器，電容器和電感件，并將之命名為憶阻器（Memristor）。憶阻器的特征M d dqq 是電荷量，φ是磁通量。因?yàn)棣蘸?q 可以由電壓、電流在式可以變換為下式： Mqtvtdtitdt 2)以看出，憶阻器的單位也是歐姆，與電阻單位是相同息息相關(guān)，它取決于流過(guò)憶阻器的總電荷，即憶阻器相其對(duì)電荷量有記憶特性，且在電源斷電時(shí)該記憶特性可，Chua、Kang 等人完善了憶阻器理論，提出了憶阻系統(tǒng) x fx,u,t

圖 1-2 電流-電壓曲線的頻率響應(yīng)器的概念在很早就出現(xiàn)了，但是直到 2008 年，第一個(gè)出來(lái)[9]。憶阻器因具有獨(dú)特的“記憶電阻”效應(yīng)而在存儲(chǔ)重要的應(yīng)用。首先，，憶阻器的單元能夠達(dá)到納米量級(jí)，建出大容量的憶阻存儲(chǔ)器，同時(shí)憶阻器還具有邏輯運(yùn)算為一體，這可能為為計(jì)算機(jī)體系帶來(lái)變革。除此之外，神經(jīng)突觸的機(jī)理類(lèi)似，因此也是模擬神經(jīng)元突觸仿生的材料的分類(lèi)與特點(diǎn)器的特殊性質(zhì)以及在微電子領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景，導(dǎo)空前高漲。目前報(bào)道的憶阻材料有很多種大致可分為以基憶阻材料[10]。目前常用的硅基憶阻材料包括非晶硅（（a-Si:Metal）、氧氮硅[12,13]等。目前，硅基憶阻材料憶阻材料。這是因?yàn)榕c其他類(lèi)型的憶阻材料相比，硅
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN304.055

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2660180