發(fā)布時(shí)間：2020-06-04 19:29

【摘要】：隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái),傳統(tǒng)儲(chǔ)存器的發(fā)展遭遇了瓶頸。憶阻器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、更便于集成等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是傳統(tǒng)存儲(chǔ)器的替代品之一。隨著薄膜功能材料的研究從無(wú)機(jī)發(fā)展到有機(jī),研究者發(fā)現(xiàn)有機(jī)材料具有特殊的憶阻特性,但有機(jī)聚合物材料在憶阻器方面的研究還很少。本文以異靛藍(lán)、丙烯二氧噻吩和噻吩構(gòu)成的有機(jī)聚合物作為研究對(duì)象,采用旋涂法和熱蒸發(fā)技術(shù)制備了Al/聚合物IPDT/ITO憶阻器件,研究了其憶阻特性,并通過(guò)激光照射和優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)對(duì)其性能進(jìn)行調(diào)控。目前所完成的主要工作如下:1、利用異靛藍(lán)(isoindigo)與丙烯二氧噻吩(3,3-bis-decyl-3,4-dihydro-2H-thieno[3,4-b][1,4]dioxepine(ProDOT-decyl_2))和噻吩(thiophene)構(gòu)成的低帶隙供體-受體半導(dǎo)體聚合物(IPDT)(異靛藍(lán)/噻吩/二氧噻吩的摩爾比率為x/1/1-x)構(gòu)建了有機(jī)電子器件Al/IPDT/ITO,發(fā)現(xiàn)器件具有較穩(wěn)定的憶阻特性。x=0.5時(shí)器件的開(kāi)/關(guān)電壓為8/-7.5 V,高低電阻比達(dá)到10~2,室溫下的忍耐力循環(huán)測(cè)量超過(guò)2000次。x=0.25時(shí)器件的開(kāi)關(guān)電壓減小為2.2/-1.6V,最大電流下降了5個(gè)量級(jí)。x=0.2時(shí)器件的開(kāi)關(guān)電壓為1.9/-1.1V,高低電阻比提高到10~3,最大電流為nA量級(jí)。結(jié)果表明供體單元的占比越高,器件的開(kāi)關(guān)電壓越低;較低的電流更有利于降低功耗;器件的憶阻特性是由于聚合物材料內(nèi)部導(dǎo)電通道的形成與斷裂引起的。2、研究了不同激光照射對(duì)器件憶阻性能的影響,結(jié)果表明:波長(zhǎng)為632 nm、功率為3 mW的激光對(duì)憶阻性能的影響顯著,照射20 s后負(fù)壓區(qū)域的電流走向發(fā)生反轉(zhuǎn),器件由雙極性開(kāi)關(guān)特性轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O性開(kāi)關(guān)特性。照射60 s后器件正壓區(qū)域的電流走向也發(fā)生了反轉(zhuǎn),開(kāi)/關(guān)電壓降低到-2.2/1.3 V,高低電阻比提高到10~4;電流降低了一個(gè)量級(jí),且I-V曲線的漲落減小,有效降低了器件的功耗;穩(wěn)定性循環(huán)測(cè)試次數(shù)由原來(lái)的2000提高到3500,提高了數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。另外還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)120℃退火20 min后器件由雙極開(kāi)關(guān)特性變?yōu)樨?fù)微分電阻特性。3、對(duì)采用異靛藍(lán)、噻吩和二氧噻吩(三者摩爾比率為0.5/1/0.5)制備的Al/聚合物IPDT/ITO憶阻器性能進(jìn)行調(diào)控。分別在Al電極側(cè),ITO電極以及同時(shí)在兩個(gè)電極內(nèi)側(cè)添加電子傳輸層(氧化石墨烯,GO)和空穴傳輸層[N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-聯(lián)苯-4,4'-二胺,NPB],發(fā)現(xiàn)在Al和ITO電極內(nèi)側(cè)同時(shí)添加氧化石墨烯層之后性能改進(jìn)最明顯,器件開(kāi)關(guān)電壓下降到2.8/-1.8 V,開(kāi)關(guān)電阻比由10~2升高到10~3以上,最大電流下降到了17μA。但是添加NPB空穴傳輸層之后器件的憶阻特性變差,器件的開(kāi)關(guān)電壓變高,開(kāi)關(guān)電阻比下降。說(shuō)明器件產(chǎn)生憶阻現(xiàn)象的原因?yàn)殡娮有?yīng)而非空穴效應(yīng)。
【圖文】：

器相比最大的特點(diǎn)是器件在斷電后，數(shù)據(jù)仍然可以保存。目前市面上銷售的非揮發(fā)存儲(chǔ)器主要有 Flash 存儲(chǔ)器 (固態(tài)硬盤，SSD) 和磁存儲(chǔ)器 (機(jī)械硬盤，HDD)。1.3.1 Flash 存儲(chǔ)器閃存存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)多次擦寫，主要用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，如 U 盤和固態(tài)硬盤。其工作原理是在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，將電子注入或排出浮柵，來(lái)實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的 0 和 1，作為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)依據(jù)。Flash 存儲(chǔ)器是在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 改進(jìn)得到的，其結(jié)構(gòu)由襯底、隧穿氧化層、浮柵電極 (FG)、控制柵氧化層、控制柵電極 (CG) 等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖 1.1(a)所示[3]。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器施加一定的電場(chǎng)時(shí)，電子從溝道層注入浮柵并保存在此，浮柵內(nèi)電子的增多使得器件閾值電壓升高，這一狀態(tài)被定義為二級(jí)制的“1”；對(duì)器件施加反向電場(chǎng)，浮柵中電子在電場(chǎng)的作用下排出，器件閾值電壓減小，回到初始狀態(tài)，這一狀態(tài)被定義為二進(jìn)制的“0”。進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)時(shí)，只要在控制柵上施加一定偏壓，通過(guò)讀取源漏極不同的電流值就可以確定器件的存儲(chǔ)狀態(tài)[4]，如圖 1.1 (b) 所示。

聊城大學(xué)碩士學(xué)位論文板和中間絕緣隧道隔離層 (Tunnel barrier) 構(gòu)成。其中一塊鐵磁板為固定極永磁體，稱為固定層；另一個(gè)鐵磁板的磁矩可以通過(guò)金屬導(dǎo)線中電流產(chǎn)生的來(lái)控制，稱為自由層。當(dāng)固定層和自由層磁矩平行時(shí)，電子通過(guò)器件時(shí)受到射較小，，器件表現(xiàn)出低電阻狀態(tài)；當(dāng)兩者磁矩相反時(shí)，電子通過(guò)器件時(shí)受到射較大，器件呈現(xiàn)高阻態(tài)，如圖 1.2 (b) 所示，這種結(jié)構(gòu)被稱為磁性隧道結(jié) MRAM 最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：聊城大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN60

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本文編號(hào)：2696869