本文關(guān)鍵詞：NiO基復(fù)合薄膜阻變行為的調(diào)控，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展,使得器件的存儲(chǔ)性能獲得巨大的飛躍�，F(xiàn)如今,Si基的閃存已經(jīng)展現(xiàn)了良好的性能。與此同時(shí),人們對(duì)于高速、高密度、低功耗存儲(chǔ)器的持續(xù)需求,使得下一代的存儲(chǔ)的研發(fā)迫在眉睫,而阻變存儲(chǔ)器則被寄予厚望。本文主要采用sol-gel方法在ITO襯底上制備了多晶的Ni O、摻雜Ni O和復(fù)合Zn O/Ni O薄膜。采用真空熱蒸鍍方法制備了Al電極,研究了限制電流、摻雜元素、摻雜濃度和復(fù)合薄膜對(duì)阻變器件的影響,并探討了不同阻變行為的導(dǎo)電機(jī)理和傳輸機(jī)制,為二元阻變氧化物的實(shí)際應(yīng)用提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)和理論支持。論文研究結(jié)果如下:(1)通過(guò)調(diào)控限制電流,在同一阻變器件Al/Ni O/ITO上發(fā)現(xiàn)了反常的URS、BRS、TRS三種共存阻變行為。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的擬合處理和XPS分析,提出了基于Al Ox-Ni Ox界面和ITO所組成的雙氧池結(jié)構(gòu)下的焦耳熱模型。最終,將URS和BRS的Reset過(guò)程都解釋為焦耳熱作用下的細(xì)絲破裂過(guò)程。而對(duì)這一反常行為的研究將有助于加深人們對(duì)于阻變行為的認(rèn)識(shí),同時(shí)通過(guò)合理的調(diào)控可以有效避免易失性阻變行為的出現(xiàn)。(2)對(duì)于低濃度Li摻雜條件下的研究發(fā)現(xiàn)了窗口較大,重復(fù)性能較好的非線性雙極阻變行為。通過(guò)XPS分析,發(fā)現(xiàn)Li摻雜能夠增加Ni O中氧空位的數(shù)目,結(jié)合雙氧池結(jié)構(gòu),提出了基于界面和內(nèi)部缺陷共同調(diào)控下的電子躍遷機(jī)制。同時(shí),這一非線性的阻變行為將有助于解決器件的潛行電流問(wèn)題。(3)對(duì)于Mn:Ni O阻變器件的I-V數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn),隨著Mn摻雜濃度的增加器件的透過(guò)率逐漸降低,同時(shí)隨著摻雜量的增加引入了較多的雜質(zhì)能級(jí),使得Ni O的禁帶寬度也逐漸降低。此外,在測(cè)試樣品時(shí),隨著摻雜量的增加器件的初始電阻值也逐漸降低,窗口值逐漸變小,但摻雜后器件的Set和Reset操作電壓有所降低,有助于器件的功耗。(4)對(duì)于Al/n-Zn O/p-Ni O/ITO復(fù)合薄膜阻變器件的研究發(fā)現(xiàn)了共存的線性和非線性的雙極阻變行為。結(jié)合I-V曲線和擬合曲線,在分析器件的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上解釋了,線性阻變主要受導(dǎo)電細(xì)絲模型的調(diào)控。非線性的阻變行為則是受Al Ox界面層和Ni O/Zn O所形成p-n結(jié)的共同影響的結(jié)果,通過(guò)對(duì)于器件重復(fù)性能的研究發(fā)現(xiàn),復(fù)合器件的重復(fù)性能比Li摻雜Ni O更加優(yōu)越。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,在Al/Ni O/ITO結(jié)構(gòu)中存在著多種阻變行為,通過(guò)調(diào)控限制電流可以獲得特定阻變行為。其次,Li摻雜能夠提高器件非線性雙極阻變的穩(wěn)定性和重復(fù)性。最后,采用Zn O/Ni O復(fù)合薄膜的方法,得到了性能更加優(yōu)越的非線性雙極阻變行為。其不僅能夠降低器件的功耗,還有助于解決潛行電流問(wèn)題,對(duì)RRAM的應(yīng)用具有較大參考意義。
【關(guān)鍵詞】：NiO薄膜 阻變 共存 摻雜 復(fù)合
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2;TP333
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 概述10-12
• 1.2 RRAMs的 基本物理機(jī)制12-16
• 1.2.1 阻變行為的傳統(tǒng)分類(lèi)12-14
• 1.2.2 阻變行為的新型分類(lèi)14-16
• 1.3 NiO阻 變器件的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)16-18
• 1.3.1 NiO阻變器件的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 NiO阻變器件的發(fā)展趨勢(shì)17-18
• 1.4 本論文的立意及研究?jī)?nèi)容18-20
• 2 實(shí)驗(yàn)方法與表征測(cè)試20-29
• 2.1 溶膠 -凝膠法制備薄膜的原理20-22
• 2.2 真空熱蒸發(fā)鍍膜的基本原理22
• 2.3 RRAMs樣品的制備流程22-25
• 2.4 實(shí)驗(yàn)所用試劑與儀器25-26
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)試劑25
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)儀器25-26
• 2.5 測(cè)試分析方法26-29
• 2.5.1 熱重 -差熱分析26
• 2.5.2 X-射 線衍射分析26-27
• 2.5.3 原子力顯微鏡分析27
• 2.5.4 紫外 -可見(jiàn)分光光度分析27
• 2.5.5 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡分析27-28
• 2.5.6 X射 線光電子能譜分析28
• 2.5.7 I-V性能測(cè)試28-29
• 3 Al/NiO/ITO器件阻變行為的研究29-42
• 3.1 NiO薄 膜的制備29-31
• 3.1.1 NiO前驅(qū)體的配置29-30
• 3.1.2 NiO薄膜的分析和表征30-31
• 3.2 Al/NiO/ITO器件的共存阻變行為31-41
• 3.2.1 Al/NiO/ITO器件的單極阻變行為32-33
• 3.2.2 Al/Ni O/ITO 器件的雙極阻變行為33-34
• 3.2.3 Al/NiO/ITO器件的閾值阻變行為34-36
• 3.2.4 Al/NiO/ITO共存行為的阻變機(jī)制36-39
• 3.2.5 Al/NiO/ITO阻變重復(fù)性的研究39-41
• 3.3 本章小結(jié)41-42
• 4 Al/摻雜NiO/ITO阻變行為的研究42-53
• 4.1 Al/Li:NiO/ITO阻變行為的研究42-50
• 4.1.1 Al/Li:NiO/ITO器件的制備和表征42-43
• 4.1.2 Al/Li:NiO/ITO阻變行為的研究43-46
• 4.1.3 Al/Li:NiO/ITO阻變行為的機(jī)理46-50
• 4.2 Al/Mn:NiO/ITO阻變行為的研究50-52
• 4.2.1 Al/Mn:NiO/ITO器件的制備和表征50-51
• 4.2.2 Al/Mn:NiO/ITO器件阻變行為的研究51-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 5 復(fù)合ZnO/NiO阻變器件的研究53-60
• 5.1 Al/ZnO/NiO/ITO器件的制備和表征53-54
• 5.2 Al/NiO/ZnO/ITO阻變行為的研究54-59
• 5.2.1 Al/NiO/ZnO/ITO的線性阻變行為54-55
• 5.2.2 Al/NiO/ZnO/ITO的非線性阻變行為55-56
• 5.2.3 Al/NiO/ZnO/ITO的阻變機(jī)理56-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 在讀期間已發(fā)表和待發(fā)表的論文67

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