本文關(guān)鍵詞：ZnO基薄膜的制備及其阻變性能研究

  更多相關(guān)文章： ZnO 阻變性能 溶膠凝膠法 摻雜 導(dǎo)電細絲

【摘要】：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展,目前主流的Flash存儲器面臨嚴重的技術(shù)瓶頸。在下一代非易失性存儲器的研究中,阻變存儲器因其結(jié)構(gòu)簡單、讀寫速度快、能耗低和兼容性良好等特點,被公認為有望取代Flash的有力競爭者之一。阻變機理的探討、阻變材料的選擇、制備工藝的優(yōu)化以及摻雜改性是目前RRAM研究的重點。本論文首先采用溶膠凝膠法制備單層結(jié)構(gòu)Ag/NixZn1-xO/FTO、Ag/CuxZn1-xO/FTO器件及復(fù)合結(jié)構(gòu)Ag/Ni O/Zn O/FTO器件,研究了Ni2+、Cu2+摻雜及復(fù)合結(jié)構(gòu)對其阻變性能的影響,并對器件的阻變機理進行探討;同時,采用水熱法制備Zn O陣列膜,對其結(jié)構(gòu)形貌和光譜性能進行表征,并對其場發(fā)射特性和I-V特性進行研究。論文主要內(nèi)容如下:(1)使用溶膠凝膠法制備Ag/NixZn1-xO/FTO器件,研究Ni2+摻雜對阻變性能的影響。結(jié)果顯示Ni2+摻雜可以有效補償本征缺陷,改善器件阻變性能,高低阻值比為104~105。摻雜量的增加可以改善VSET的分散性。氧空位導(dǎo)電細絲的形成和斷裂是阻變現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因,漏電流傳導(dǎo)符合空間電荷限制電流(SCLC)理論。(2)使用溶膠凝膠法制備Ag/CuxZn1-xO/FTO器件,對其晶相結(jié)構(gòu)和I-V特性進行分析。熱激發(fā)所產(chǎn)生的本征載流子與電極處注入的載流子之間的濃度大小關(guān)系決定器件的微觀導(dǎo)電機制符合SCLC理論。薄膜內(nèi)導(dǎo)電細絲的形成比斷裂更具隨機性,Cu2+摻雜可以改善HRS阻值和VSET的分散性,但對LRS阻值和VRESET的影響并不明顯。(3)使用溶膠凝膠法制備Ag/Ni O/Zn O/FTO器件,研究限制電流ICC對其阻變性能的影響。Ni O/Zn O界面態(tài)決定器件的阻變性能,注入載流子被界面態(tài)陷阱俘獲和釋放,引起耗盡層寬度變化,器件阻值發(fā)生轉(zhuǎn)換;合適的ICC可有效保護器件不被永久性擊穿,并獲得穩(wěn)定的阻變性能;不同的VRESET釋放不同能級的陷阱電荷,從而產(chǎn)生不同的HRS阻值。(4)使用水熱法制備Zn O陣列膜,研究Cu2+及氨水對其結(jié)構(gòu)形貌、光譜性能及I-V特性的影響。氨水和Cu2+的共添加促進納米棒沿c軸方向生長,導(dǎo)致納米棒長徑比增大,并發(fā)生彎曲,形成由納米棒團簇組成的星狀薄膜,該薄膜的場增強因子明顯增大。Ag/Zn O NR/Zn O TF/FTO器件的VSET分布和高低阻值的穩(wěn)定性均有明顯改善。
【關(guān)鍵詞】：ZnO 阻變性能 溶膠凝膠法 摻雜 導(dǎo)電細絲
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP333;TN304.21
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-37
• 1.1 引言11-13
• 1.2 阻變存儲器概述13-26
• 1.2.1 阻變特性概述13-14
• 1.2.2 阻變材料體系14-18
• 1.2.3 阻變機制18-25
• 1.2.4 阻變存儲器性能參數(shù)25-26
• 1.3 ZnO基阻變存儲器的研究進展26-28
• 1.4 選題意義和研究內(nèi)容28-30
• 參考文獻30-37
• 第二章Ni摻雜ZnO薄膜的阻變性能研究37-55
• 2.1 實驗方法38-42
• 2.1.1 原材料及設(shè)備38-39
• 2.1.2 襯底清洗39
• 2.1.3 配制NixZn1-xO溶膠39-40
• 2.1.4 NixZn1-xO薄膜制備流程40
• 2.1.5 制備頂電極40
• 2.1.6 樣品表征40-42
• 2.2 電流-電壓特性分析42-45
• 2.3 微觀導(dǎo)電機制45-47
• 2.4 保持特性47-49
• 2.6 轉(zhuǎn)換電壓分布49-51
• 2.7 本章小結(jié)51-52
• 參考文獻52-55
• 第三章Cu摻雜ZnO薄膜的阻變性能研究55-65
• 3.1 實驗方法56
• 3.2 XRD分析56-57
• 3.3 電流-電壓特性分析57-58
• 3.4 微觀導(dǎo)電機制58-59
• 3.5 保持特性59-61
• 3.6 轉(zhuǎn)換電壓分布61-63
• 3.7 本章小結(jié)63-64
• 參考文獻64-65
• 第四章ZnO基復(fù)合結(jié)構(gòu)的阻變特性研究65-75
• 4.1 實驗方法65-66
• 4.2 電流-電壓特性分析66-69
• 4.3 微觀機理69-70
• 4.4 保持特性分布70-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 參考文獻73-75
• 第五章Cu及濃氨水共添加對ZnO水熱膜的影響75-91
• 5.1 實驗方法76
• 5.1.1 樣品制備76
• 5.1.2 樣品表征76
• 5.2 顯微形貌76-81
• 5.3 晶相組成81-82
• 5.4 光致發(fā)光譜82-83
• 5.5 場發(fā)射特性83-84
• 5.6 I-V特性84-88
• 5.7 本章小結(jié)88-89
• 參考文獻89-91
• 結(jié)論91-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果92-93
• 致謝93-94
• 附件94

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