相變存儲器作為下一代具有競爭力的新型存儲器,其基礎(chǔ)和核心是相變存儲介質(zhì)。為了制備基于VO₂薄膜的非易失性相變存儲器,首先采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在氟摻雜二氧化錫（FTO）導(dǎo)電玻璃襯底上沉積一層厚度為100 nm的TiO₂薄膜,再通過直流磁控濺射法制備VO₂薄膜,并在TiO₂/FTO復(fù)合薄膜上形成VO₂/TiO₂/FTO微結(jié)構(gòu),用X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、四探針測試儀和半導(dǎo)體參數(shù)測試儀表征分析微結(jié)構(gòu)的結(jié)晶和非易失性相變存儲特性。結(jié)果表明,N₂和O₂的體積流量比為60∶40時,在TiO₂/FTO上可生長出晶向為<110>的高質(zhì)量VO₂薄膜,在VO₂/TiO₂/FTO微結(jié)構(gòu)兩側(cè)反復(fù)施加不同的脈沖電壓,可觀測到微結(jié)構(gòu)具有非易失性相變存儲特性,在67,68和69℃溫度下的相變閾值電壓分別為8.5... 

【文章來源】：半導(dǎo)體技術(shù). 2017,42(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

VO2/TiO2/FTO微結(jié)構(gòu)制備工藝流程

%的Ar，進(jìn)氣流量可由氣體質(zhì)量流量計進(jìn)行監(jiān)測。在濺射前，先將濺射腔內(nèi)的真空抽至3.6×10－3Pa，然后向真空濺射腔內(nèi)通入Ar，進(jìn)行2min的預(yù)濺射，以清洗靶材表面。濺射過程中壓強(qiáng)始終保持為3.6×10－1Pa，濺射電流為2A，濺射電壓為400V，通過FTM－V型膜厚檢測儀進(jìn)行監(jiān)測，膜厚控制在70nm。金屬釩膜制備完成后，將樣品放入管式退火爐中，在氮氧混合氣氛下進(jìn)行退火氧化處理，退火溫度恒定設(shè)為400℃，N2和O2的體積流量分別為60cm3/min和40cm3/min，時間為2h。最終得到的VO2/TiO2/FTO微結(jié)構(gòu)如圖2所示。還設(shè)計和制備了VO2/TiO2/FTO多層膜結(jié)構(gòu)，兩者的區(qū)別在于結(jié)構(gòu)相似，但是后者TiO2/FTO沒有進(jìn)行腐蝕，兩種結(jié)構(gòu)的示意圖如圖3所示。圖2常溫下VO2/TiO2/FTO微結(jié)構(gòu)SEM圖Fig.2SEMimageoftheVO2/TiO2/FTOmicrostructureatroomtemperature(a)VO2/TiO2/FTO微結(jié)構(gòu)(b)VO2/TiO2/FTO多層膜結(jié)構(gòu)圖3基于VO2的相變存儲結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3Structureschematicofthephase-changememorybasedonVO2VO2/TiO2/FTO薄膜材料的結(jié)晶特性采用DX－2700多功能X射線衍射儀(XＲD)分析表征。采用美國Keithley公司的4200－SCS型半導(dǎo)體參數(shù)測試儀對VO2/TiO2/FTO微結(jié)構(gòu)進(jìn)行電壓誘導(dǎo)相變特性分析，測試時將探針的位置輕觸于結(jié)構(gòu)兩側(cè)VO2薄膜表層的中心位置，如圖3中所示，其中P1和P3兩點為電信號輸入，P2和P4兩點為接地。采用ＲTS－8型四探針測試儀測試分析薄膜電阻率和溫度之間的關(guān)系。實驗測試中樣品溫度的精密控制均由型號為KEＲ3100－08S控溫臺來實現(xiàn)，精度約達(dá)±0.1℃。

濺射，以清洗靶材表面。濺射過程中壓強(qiáng)始終保持為3.6×10－1Pa，濺射電流為2A，濺射電壓為400V，通過FTM－V型膜厚檢測儀進(jìn)行監(jiān)測，膜厚控制在70nm。金屬釩膜制備完成后，將樣品放入管式退火爐中，在氮氧混合氣氛下進(jìn)行退火氧化處理，退火溫度恒定設(shè)為400℃，N2和O2的體積流量分別為60cm3/min和40cm3/min，時間為2h。最終得到的VO2/TiO2/FTO微結(jié)構(gòu)如圖2所示。還設(shè)計和制備了VO2/TiO2/FTO多層膜結(jié)構(gòu)，兩者的區(qū)別在于結(jié)構(gòu)相似，但是后者TiO2/FTO沒有進(jìn)行腐蝕，兩種結(jié)構(gòu)的示意圖如圖3所示。圖2常溫下VO2/TiO2/FTO微結(jié)構(gòu)SEM圖Fig.2SEMimageoftheVO2/TiO2/FTOmicrostructureatroomtemperature(a)VO2/TiO2/FTO微結(jié)構(gòu)(b)VO2/TiO2/FTO多層膜結(jié)構(gòu)圖3基于VO2的相變存儲結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3Structureschematicofthephase-changememorybasedonVO2VO2/TiO2/FTO薄膜材料的結(jié)晶特性采用DX－2700多功能X射線衍射儀(XＲD)分析表征。采用美國Keithley公司的4200－SCS型半導(dǎo)體參數(shù)測試儀對VO2/TiO2/FTO微結(jié)構(gòu)進(jìn)行電壓誘導(dǎo)相變特性分析，測試時將探針的位置輕觸于結(jié)構(gòu)兩側(cè)VO2薄膜表層的中心位置，如圖3中所示，其中P1和P3兩點為電信號輸入，P2和P4兩點為接地。采用ＲTS－8型四探針測試儀測試分析薄膜電阻率和溫度之間的關(guān)系。實驗測試中樣品溫度的精密控制均由型號為KEＲ3100－08S控溫臺來實現(xiàn)，精度約達(dá)±0.1℃。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于FTO/VO2/FTO結(jié)構(gòu)的VO2薄膜電壓誘導(dǎo)相變光調(diào)制特性[J]. 郝如龍,李毅,劉飛,孫瑤,唐佳茵,陳培祖,蔣蔚,伍征義,徐婷婷,方寶英,王曉華,肖寒.  物理學(xué)報. 2015(19)
[2]硅基二氧化釩相變薄膜電學(xué)特性研究[J]. 熊瑛,文岐業(yè),田偉,毛淇,陳智,楊青慧,荊玉蘭.  物理學(xué)報. 2015(01)
[3]VO2/TiO2復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)和紅外光學(xué)性質(zhì)研究[J]. 顏家振,黃婉霞,李寧.  紅外與激光工程. 2013(09)
[4]紫外衍射微透鏡陣列的設(shè)計與制備[J]. 張宇明,李毅,孫若曦,周晟,朱慧群,方寶英.  光學(xué)技術(shù). 2012(03)
[5]氧化釩晶體的半導(dǎo)體至金屬相變的理論研究[J]. 宋婷婷,何捷,林理彬,陳軍.  物理學(xué)報. 2010(09)



本文編號：3046867