本文關鍵詞：基于ZnO薄膜阻變存儲器的構(gòu)建及性能的研究

  更多相關文章： 阻變存儲器 氧化鋅 導電機理

【摘要】：在當前數(shù)字化，科技化的信息時代，半導體存儲器已經(jīng)成為日常生活、辦公中不可或缺的一部分。然而作為主流非揮發(fā)存儲的閃存(Flash)，在半導體工藝特征尺寸不斷縮小的趨勢中暴露出越來越多的缺點。其自身結(jié)構(gòu)以及儲存機理的缺陷限制了閃存向高密度、高速度、低功耗方向的進一步發(fā)展。 作為新一代非揮發(fā)存儲器之一的阻變存儲器（RRAM），由于其操作速度快，工作電壓低，結(jié)構(gòu)簡單和集成密度高等優(yōu)勢，成為下一代主流非揮發(fā)存儲器的有力競爭者之一，而且其工藝與CMOS工藝兼容，功耗低，顯示出了巨大的應用潛力，使其吸引了大量的關注和研究。 本文選取ZnO材料作為阻變層，制備了Cu/ZnO/Al結(jié)構(gòu)的阻變單元。使用射頻磁控濺射法制備所需阻變功能層，并使用X射線衍射（XRD），原子力顯微鏡（AFM）等對成膜狀況、表面形貌等進行了分析，之后再使用半導體參數(shù)儀（SPA）對其阻變特性進行測試。 主要研究內(nèi)容包括： 1、利用電子束蒸發(fā)系統(tǒng)沉積Cu、Al分別作為上下電極，使用磁控濺射法生長ZnO薄膜，，并就其生長工藝中的靶間距、氧分壓、壓強等對ZnO薄膜生長成膜的影響，以及對電學性能的改變進行討論。從中優(yōu)化出對于本結(jié)構(gòu)的的最佳生長參數(shù)：靶間距6.5cm、氧分壓40%、工作壓強1Pa。 2、改變功能層ZnO厚度和ZnO單元尺寸大小，研究其電學性能變化。從功能層尺寸性能優(yōu)化角度出發(fā)，為提高ZnO材料的阻變特性而做了相關工作，試圖找到阻變單元三維變化對電學性能的影響的趨勢，從中找到實用的規(guī)律。 3、在前兩步基礎上，制備出阻變性能良好的Cu/ZnO/Al阻變單元，F(xiàn)ree-Forming并且將Reset電流控制在200μA~400μA，初步達到低功耗的目標，并對其導電機理進行分析。
【關鍵詞】：阻變存儲器 氧化鋅 導電機理
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 新型 NVM 的發(fā)展11-12
• 1.2.1 鐵電存儲器11
• 1.2.2 相變存儲器11
• 1.2.3 磁阻存儲器11-12
• 1.2.4 阻變存儲器12
• 1.3 阻變存儲器導電機理12-15
• 1.3.1 阻變現(xiàn)象12-13
• 1.3.2 導電機理的分類13-14
• 1.3.3 Filament(細絲)理論14
• 1.3.4 空間電荷限制電流效應14
• 1.3.5 肖特基發(fā)射效應14-15
• 1.3.6 P- F 效應15
• 1.4 ZnO 阻變材料的發(fā)展15-17
• 1.4.1 ZnO 薄膜的結(jié)構(gòu)和性能15-16
• 1.4.2 ZnO 阻變材料國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 本論文主要研究內(nèi)容和意義17-19
• 第二章 實驗制備與表征19-26
• 2.1 ZnO 薄膜的生長19-23
• 2.1.1 襯底準備20
• 2.1.2 電極制備20-22
• 2.1.3 粘附層 Ti 和功能層 ZnO 的制備22-23
• 2.2 薄膜測試設備23-26
• 2.2.1 膜厚測試23-24
• 2.2.2 表面形貌測試（AFM）24-25
• 2.2.3 電學特性測試25-26
• 第三章 光刻工藝26-34
• 3.1 光刻流程26
• 3.2 旋涂光刻膠26-27
• 3.3 曝光27-29
• 3.4 顯影29-32
• 3.5 去膠32-34
• 第四章 ZnO 薄膜工藝參數(shù)對性能的影響34-48
• 4.1 靶間距對 ZnO 薄膜性能的影響34-36
• 4.2 氧分壓對 ZnO 薄膜性能的影響36-41
• 4.2.1 氧分壓對 ZnO 薄膜形貌的影響37-38
• 4.2.2 氧分壓對薄膜阻變特性的影響38-41
• 4.3 壓強對 ZnO 薄膜性能的影響41-44
• 4.3.1 不同壓強下 ZnO 薄膜形貌的變化41-43
• 4.3.2 壓強對制備薄膜阻變特性的影響43-44
• 4.4 襯底溫度對氧化鋅薄膜性能的影響44-46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 第五章 器件單元尺寸對 ZnO 阻變存儲特性的影響48-57
• 5.1 阻變通道尺寸對阻變存儲特性影響48-52
• 5.1.1 ZnO 尺寸的改變對 Vforming的影響48-50
• 5.1.2 ZnO 尺寸的改變對 Vset、Ireset的影響50-52
• 5.1.3 ZnO 尺寸的改變對高低阻態(tài)的影響52
• 5.2 阻變通道厚度對阻變存儲特性的影響52-56
• 5.2.1 ZnO 厚度的改變對 Vforming的影響53-54
• 5.2.2 ZnO 厚度的改變對 Vset、Ireset的影響54-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 第六章 ZnO 阻變結(jié)構(gòu)的構(gòu)造及研究57-70
• 6.1 對于 Cu/ZnO/Al 結(jié)構(gòu)阻變特性的研究57-65
• 6.1.1 晶向測試57-58
• 6.1.2 阻變現(xiàn)象58-60
• 6.1.3 導電機理分析60-61
• 6.1.4 一致性的研究61-62
• 6.1.5 Stop Voltage 對阻值的影響62-65
• 6.2 薄膜摻雜的研究65-69
• 6.2.1 摻雜結(jié)構(gòu)和制備工藝65-66
• 6.2.2 摻雜性能分析66-69
• 6.2.3 導電機理69
• 6.3 本章小結(jié)69-70
• 第七章 總結(jié)70-71
• 參考文獻71-73
• 發(fā)表論文和科研情況說明73-74
• 致謝74-75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 雷馨;;磁阻式隨機存儲器研究現(xiàn)狀[J];重慶科技學院學報(自然科學版);2010年04期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 毛啟楠;基于ZnO薄膜電阻存儲器的制備及性能研究[D];浙江大學;2011年

2 趙建偉;ZnO基薄膜及其阻變式存儲器的研制[D];北京交通大學;2012年

本文編號：1110517