【摘要】：作為下一代新型存儲(chǔ)器有力競爭者,阻變存儲(chǔ)器(RRAM)以其結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、讀取速度快、高度集成等其他獨(dú)特的優(yōu)異性能越來越受到關(guān)注。阻變現(xiàn)象中的負(fù)微分電阻現(xiàn)象(NDR)因?yàn)榫哂卸嘀荡鎯?chǔ)的特性受到研究人員的青睞。在眾多的材料體系中,如雙勢(shì)壘結(jié)構(gòu),GaAs-AlAs周期結(jié)構(gòu),雙分子層結(jié)構(gòu),金屬/自組裝單層膜/金屬三明治結(jié)構(gòu),TiO2/Nb:SrTiO3結(jié)構(gòu),CeO2/ZnO/Nb:SrTiO3多層異質(zhì)結(jié)構(gòu),鈦酸鋇薄膜等結(jié)構(gòu)中紛紛發(fā)現(xiàn)了這種新奇的阻變現(xiàn)象。為了解釋這種阻變行為的物理原因,科研工作者已經(jīng)取得一定的研究成果,提出了幾種相應(yīng)的物理理論模型。然而,還沒有具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠證明這些物理理論模型的科學(xué)性合理性,理論分析還有大量的研究工作。因此,認(rèn)清阻變行為和負(fù)微分電阻效應(yīng)的具體過程和阻變機(jī)理,構(gòu)建一個(gè)正確的物理理論模型解釋阻變行為和負(fù)微分電阻現(xiàn)象是一項(xiàng)非常重要的工作。首先利用脈沖激光沉積技術(shù)探索了生長Ga_2O_3薄膜的工藝條件,成功制備了Au/Ga_2O_3-x/NSTO/Au結(jié)構(gòu)的阻變存儲(chǔ)單元。本論文圍繞研究不同測(cè)試條件對(duì)于器件的阻變行為和負(fù)微分電阻現(xiàn)象的影響,研究了Ga_2O_3-x/Nb:SrTiO3界面的雙極型阻變行為和負(fù)微分電阻現(xiàn)象的阻變行為和傳導(dǎo)機(jī)制。本論文的主要內(nèi)容和取得的成果包括以下幾個(gè)方面:第一:利用脈沖激光沉積技術(shù)探索了襯底溫度,脈沖激光頻率,脈沖激光能量對(duì)于生長Ga_2O_3薄膜的影響,并對(duì)制備的Ga_2O_3薄膜通過XRD和XPS進(jìn)行了組成成分的分析,通過SEM和AFM對(duì)Ga_2O_3薄膜進(jìn)行了表面形貌的分析。第二:利用脈沖激光沉積技術(shù)在NSTO襯底生長了厚度約為150 nm非晶態(tài)Ga_2O_3-x薄膜,通過直流濺射工藝在NSTO襯底和非晶態(tài)Ga_2O_3-x薄膜上鍍薄膜Au電極,成功制備了Au/Ga_2O_3-x/NSTO/Au結(jié)構(gòu),利用Keithley2400測(cè)試該器件的I-V曲線和阻變存儲(chǔ)性能,在掃描過程中發(fā)現(xiàn)了雙極型阻變行為和負(fù)微分電阻現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)該器件高低阻態(tài)窗口大,保持性能穩(wěn)定。第三:通過測(cè)試分析了正電壓和負(fù)電壓對(duì)負(fù)微分電阻現(xiàn)象的影響,同時(shí)也研究了電壓極性對(duì)于器件的影響,發(fā)現(xiàn)正偏壓可以調(diào)控負(fù)微分電阻現(xiàn)象。結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的文獻(xiàn)報(bào)道,認(rèn)為Au/Ga_2O_3-x/NSTO/Au結(jié)構(gòu)的阻變行為和負(fù)微分電阻現(xiàn)象來源于Ga_2O_3-x/NSTO界面,進(jìn)一步說是由于界面處的氧空位在正偏壓捕獲電荷,在負(fù)偏壓釋放電荷引起。正偏壓越大,氧空位捕獲的電荷就越多,相應(yīng)地發(fā)生負(fù)微分電阻現(xiàn)象的轉(zhuǎn)變電壓越大。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP333

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本文編號(hào)：2752990