本文關(guān)鍵詞：鈦酸鋇與鈮酸鈉鉀薄膜中極化誘導(dǎo)的阻變行為研究

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【摘要】：鐵電存儲(chǔ)器,作為一種有望替代閃存的新型存儲(chǔ)器,一直受到廣泛關(guān)注和研究。在鐵電存儲(chǔ)器中,基于極化翻轉(zhuǎn)的電阻轉(zhuǎn)變效應(yīng),由于其沒(méi)有引起化學(xué)變化,而且是一個(gè)極快的過(guò)程,成為一個(gè)熱門(mén)的研究方向。鐵電薄膜中的電阻轉(zhuǎn)變效應(yīng),根據(jù)輸運(yùn)機(jī)制的不同,可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是基于鐵電超薄膜的隧穿電致阻變效應(yīng),另一類(lèi)是基于鐵電材料和電極材料之間勢(shì)壘調(diào)控的鐵電二極管。隧穿電致阻變效應(yīng)通常出現(xiàn)在鐵電隧道結(jié)中,依靠鐵電超薄膜的極化翻轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)隧穿層勢(shì)壘高度實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于鐵電二極管,在鐵電材料與電極材料界面處形成肖特基勢(shì)壘或p-n結(jié),勢(shì)壘的電勢(shì)分布隨極化翻轉(zhuǎn)而改變。無(wú)論哪種輸運(yùn)機(jī)制,這些效應(yīng)都是由于鐵電材料的極化翻轉(zhuǎn)所產(chǎn)生。研究不同的鐵電材料,探究材料中疇的翻轉(zhuǎn),以及對(duì)它們電導(dǎo)行為的分析至關(guān)重要。本文基于這兩種不同的輸運(yùn)機(jī)制,分別選用兩種具有代表性的鐵電材料BaTiO3和(K,Na)NbO3,研究了它們鐵電疇的極化和翻轉(zhuǎn)性質(zhì),及其對(duì)電導(dǎo)和輸運(yùn)性質(zhì)的影響,得出的結(jié)果如下：1)采用脈沖激光沉積的方法制備了厚度為1.2 nm的鐵電BaTiO3超薄膜,使用高分辨透射電子顯微鏡對(duì)薄膜截面微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀測(cè),并通過(guò)原子力顯微鏡、壓電力顯微鏡以及導(dǎo)電原子力顯微鏡分別對(duì)薄膜表面形貌、鐵電疇的極化翻轉(zhuǎn)以及隧穿電導(dǎo)行為做了一系列的研究。2)在利用導(dǎo)電原子力顯微鏡的探針、鐵電BaTiO3超薄膜和下電極La0.67Sr0.33MnO3構(gòu)成的鐵電隧道結(jié)中觀測(cè)到了隧穿電致阻變效應(yīng),電阻的開(kāi)關(guān)比可以達(dá)到100以上。通過(guò)調(diào)節(jié)極化電壓,可以控制極化區(qū)域內(nèi)不同極化方向的鐵電疇的比例。疇的極化方向不同引起電導(dǎo)能力的不同,從而實(shí)現(xiàn)多阻態(tài),這些阻態(tài)在室溫下具有保持能力,這些結(jié)果有助于鐵電材料多態(tài)存儲(chǔ)的研究。3)利用磁控濺射,在具有LaNi03緩沖層的Si襯底上生長(zhǎng)了具有(001)方向擇優(yōu)取向的(K,Na)NbO3無(wú)鉛壓電薄膜,通過(guò)壓電力顯微鏡的測(cè)量發(fā)現(xiàn),(K,Na)NbO3薄膜的相位和振幅響應(yīng)穩(wěn)定性和重復(fù)性均較好,其鐵電疇可以實(shí)現(xiàn)反復(fù)多次的翻轉(zhuǎn)并保持。4)首次在Pt/(K,Na)Nb03/LaNi03器件中,通過(guò)控制(K,Na)Nb03薄膜的極化方向?qū)崿F(xiàn)了電致電阻轉(zhuǎn)變行為,而阻態(tài)的變化可以歸結(jié)于鐵電薄膜極化方向的不同對(duì)界面勢(shì)壘高度和寬度的調(diào)制。而且該高低阻態(tài)能夠保持長(zhǎng)時(shí)間,具有良好的穩(wěn)定性和優(yōu)良的抗疲勞能力。這說(shuō)明該器件有應(yīng)用于非易失性存儲(chǔ)器的潛力。
【關(guān)鍵詞】：鐵電薄膜 極化翻轉(zhuǎn) 阻變行為 鐵電隧道結(jié) 鐵電二極管
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2;TP333
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-33
• 1.1 鐵電材料的介紹11-15
• 1.2 鐵電隧道結(jié)15-22
• 1.2.1 鐵電隧道結(jié)的介紹15-18
• 1.2.2 基于BaTiO_3的鐵電隧道結(jié)18-22
• 1.3 鐵電二極管22-26
• 1.3.1 鐵電二極管的介紹22-25
• 1.3.2 基于鈮酸鈉鉀薄膜的鐵電二極管的性能探究25-26
• 1.4 本論文的內(nèi)容、研究目的和工作意義26-28
• 參考文獻(xiàn)28-33
• 第二章 材料與器件的制備工藝和表征方法33-49
• 2.1 PLD方法制備BaTiO_3超薄膜33-36
• 2.1.1 用于PLD的BaTiO_3陶瓷靶材的燒結(jié)33-34
• 2.1.2 脈沖激光沉積的介紹34-36
• 2.2 磁控濺射的介紹36-38
• 2.2.1 射頻磁控濺射生長(zhǎng)(K,Na)NbO_3和LaNiO_3氧化物36-37
• 2.2.2 磁控濺射生長(zhǎng)金屬Pt37-38
• 2.3 各種薄膜的表征和測(cè)試方法38-47
• 2.3.1 X射線衍射38-39
• 2.3.2 透射電子顯微鏡39-43
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡43
• 2.3.4 掃描探針顯微鏡43-46
• 2.3.5 電學(xué)測(cè)試系統(tǒng)46
• 2.3.6 鐵電極化翻轉(zhuǎn)脈沖時(shí)間測(cè)試系統(tǒng)46-47
• 2.4 本章小結(jié)47-48
• 參考文獻(xiàn)48-49
• 第三章 基于BaTiO_3超薄膜的鐵電隧道結(jié)的電致電阻效應(yīng)49-67
• 3.1 單晶襯底的化學(xué)腐蝕處理49-52
• 3.2 BaTiO_3薄膜的生長(zhǎng)條件52-55
• 3.3 BaTiO_3/La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3異質(zhì)結(jié)的制備和表征55-56
• 3.4 鐵電極化調(diào)控電子隧穿行為56-63
• 3.5 本章小結(jié)63-65
• 參考文獻(xiàn)65-67
• 第四章 (K,Na)NbO_3薄膜極化控制的阻變行為67-82
• 4.1 LNO和KNN薄膜的制備67-69
• 4.2 KNN薄膜的結(jié)構(gòu)和壓電性能表征69-71
• 4.3 Pt/KNN/LNO器件的電學(xué)性能71-74
• 4.4 Pt/KNN/LNO器件的電阻轉(zhuǎn)變性能測(cè)試74-78
• 4.5 本章小結(jié)78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 第五章 結(jié)論與展望82-84
• 5.1 結(jié)論82-83
• 5.2 展望83-84
• 碩士期間發(fā)表的文章84-86
• 致謝86-88

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 陳傳忠,包全合,姚書(shū)山,雷廷權(quán);脈沖激光沉積技術(shù)及其應(yīng)用[J];激光技術(shù);2003年05期

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本文編號(hào)：1075577