本文關(guān)鍵詞：溶液法制備氧化錫基阻變存儲(chǔ)器及其特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著信息技術(shù)等領(lǐng)域的高速發(fā)展,當(dāng)今時(shí)代的信息量正呈現(xiàn)出爆炸式的增長(zhǎng),由此,對(duì)信息存儲(chǔ)技術(shù)的要求也就越來(lái)越高。超大容量、超高密度集成的信息存儲(chǔ)以及更快速地信息讀取,是本世紀(jì)信息存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn)與研究方向。傳統(tǒng)的硅基存儲(chǔ)器已接近其物理和工藝極限,因此,近年來(lái)各種新型非揮發(fā)性存儲(chǔ)器(Non-volatile Random Access Memory, NVRAM)便得到了迅速發(fā)展。其中,基于電阻變化而進(jìn)行存儲(chǔ)的阻變存儲(chǔ)器(Resistive Random Access Memory, RRAM)具有存儲(chǔ)密度高、功耗低、讀寫(xiě)速度快、反復(fù)操作耐受力強(qiáng)、數(shù)據(jù)保持時(shí)間長(zhǎng)、與CMOS工藝兼容等優(yōu)點(diǎn),成為這些新型存儲(chǔ)器中最有應(yīng)用前景的候選者之一。阻變存儲(chǔ)器單元有著簡(jiǎn)單的“三明治”(metal-insulator-metal, MIM)結(jié)構(gòu),中間阻變活性材料的選擇對(duì)器件性能起著至關(guān)重要的作用。二氧化錫(SnO2)作為寬禁帶過(guò)渡金屬氧化物,以其良好地穩(wěn)定性、耐高溫性等優(yōu)點(diǎn),可以作為RRAM阻變材料的重要研究方向。因此,本文著力研究SnO2基阻變存儲(chǔ)器的制備和性能。本文中,首先制備出合適的錫溶膠。其次采用旋涂工藝在ITO襯底上制備了SnO2薄膜。經(jīng)過(guò)一定條件下的退火工藝后得到氧化錫薄膜,并且對(duì)制備的薄膜進(jìn)行了厚度測(cè)量以及X射線衍射分析。之后在SnO2薄膜上利用電子束蒸發(fā)儀鍍電極,成功制備Al/SnO2/TTO RRAM器件,并對(duì)其進(jìn)行電學(xué)測(cè)試及機(jī)理分析。最后通過(guò)改變不同的退火溫度,改善了SnO2薄膜阻變存儲(chǔ)器的性能并對(duì)阻變機(jī)理進(jìn)行了分析。本論文的研究工作及結(jié)果如下：(1)SnO2薄膜的制備與表征用溶液法成功制備了Sn02薄膜。以無(wú)水乙醇作為溶劑、氯化亞錫結(jié)晶(SnCl2·2H2O)為前驅(qū)體制備了濃度為0.1 mol/mL穩(wěn)定的錫溶膠。通過(guò)改變轉(zhuǎn)速、外部氣氛及退火溫度得到一定厚度的SnO2阻變層薄膜。對(duì)成功制備的SnO2薄膜進(jìn)行了表面及厚度表征。SnO2薄膜厚度約為140 nm左右,并且表面較為平整,X射線衍射分析表明：SnO2薄膜有著非常明顯的(111)與(021)峰,驗(yàn)證了SnO2薄膜制備成功。(2)ShO2薄膜器件的阻變特性和機(jī)理分析在已經(jīng)制備好的SnO2薄膜上,利用電子束蒸發(fā)蒸鍍一層金屬鋁作為上電極。電學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,5500 rpm轉(zhuǎn)速得到的SnO2薄膜在500℃退火后,展現(xiàn)了一定的阻變特性。從I-V曲線可以看出,器件的置位電壓為1.5 V,復(fù)位電壓為-4.2V,在-1.0 V時(shí)器件的開(kāi)關(guān)比大于50,耐久性測(cè)試表明器件的開(kāi)關(guān)比在104s后仍保持不變。但是器件的重復(fù)特性不理想,在經(jīng)過(guò)30次循環(huán)測(cè)試后,阻變特性逐漸消失。通過(guò)I-V曲線的雙對(duì)數(shù)分析表明：器件在低阻態(tài)的I-V特性符合歐姆傳導(dǎo)機(jī)制,在高阻態(tài)符合空間電荷限制電流的傳導(dǎo)機(jī)制。這種阻變特性可以歸因于Sn02薄膜內(nèi)導(dǎo)電細(xì)絲的形成和湮滅。(3)SnO2薄膜器件阻變特性與退火溫度的關(guān)系在退火溫度對(duì)比實(shí)驗(yàn)中,分別對(duì)薄膜進(jìn)行了450℃、550℃和650℃不同溫度的退火。I-V測(cè)試結(jié)果表明,隨著退火溫度的升高,器件的阻變特性逐漸減弱,而器件的穩(wěn)定性逐漸升高。經(jīng)過(guò)對(duì)比,在550℃退火后的Sn02薄膜表現(xiàn)出更為穩(wěn)定的阻變特性,置位電壓約為1.3 V,復(fù)位電壓約為-4.1 V左右,開(kāi)關(guān)比大于102。耐久性測(cè)試表明器件有良好的穩(wěn)定性,循環(huán)測(cè)試結(jié)果表明器件在經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后仍能有著102開(kāi)關(guān)比。為了改善薄膜性能,對(duì)薄膜進(jìn)行一定濃度的鈦摻雜。I-V測(cè)試結(jié)果表明鈦摻雜能夠增加開(kāi)關(guān)比,但是仍需要進(jìn)一步研究。
【關(guān)鍵詞】：SnO_2 阻變存儲(chǔ)器 阻變機(jī)理 導(dǎo)電細(xì)絲
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第一章 緒論13-39
• 1.1 引言13
• 1.2 傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器13-15
• 1.3 新型非易失性存儲(chǔ)器15-17
• 1.3.1 鐵電存儲(chǔ)器15
• 1.3.2 磁存儲(chǔ)器15
• 1.3.3 相變存儲(chǔ)器15-16
• 1.3.4 阻變存儲(chǔ)器16-17
• 1.4 RRAM概述17-34
• 1.4.1 RRAM器件的研究進(jìn)展17-18
• 1.4.2 RRAM的器件結(jié)構(gòu)18-20
• 1.4.3 RRAM的制備20-23
• 1.4.4 RRAM的類型23-24
• 1.4.5 RRAM器件的阻變機(jī)理24-29
• 1.4.6 RRAM器件的性能指標(biāo)29-30
• 1.4.7 氧化錫基阻變薄膜30-34
• 1.5 課題的選取34-36
• 參考文獻(xiàn)36-39
• 第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測(cè)試分析方法39-46
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備39-41
• 2.1.1 旋涂?jī)x(Spin-coating)39-40
• 2.1.2 電子束蒸發(fā)40-41
• 2.2 測(cè)試分析設(shè)備及方法41-45
• 2.2.1 掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Mircoscope,SEM)41-42
• 2.2.3 X射線衍射(X-Ray Diffraction XRD)42-43
• 2.2.4 I-V測(cè)試系統(tǒng)43-45
• 參考文獻(xiàn)45-46
• 第三章 氧化錫薄膜的制備與測(cè)試分析46-59
• 3.1 實(shí)驗(yàn)流程46-50
• 3.1.1 氯化亞錫溶液的制備46-47
• 3.1.2 ITO襯底的清洗47
• 3.1.3 氧化錫薄膜阻變層的制備47-49
• 3.1.4 電極蒸鍍49-50
• 3.2 對(duì)氧化錫薄膜阻變存儲(chǔ)器特性的各項(xiàng)測(cè)試分析50-58
• 3.2.1 氧化錫薄膜的形貌分析與厚度分析50-52
• 3.2.2 氧化錫薄膜阻變特性的測(cè)試52-58
• 參考文獻(xiàn)58-59
• 第四章 氧化錫薄膜阻變存儲(chǔ)器的改善方法59-69
• 4.1 引言59
• 4.2 改善旋涂后的退火工藝59-65
• 4.3 摻雜法改善氧化錫薄膜的阻變特性65-68
• 參考文獻(xiàn)68-69
• 第五章 總結(jié)與展望69-71
• 5.1 論文工作總結(jié)69-70
• 5.2 未來(lái)工作的展望70-71
• 致謝71-72
• 附件72

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 程開(kāi)富,劉心蓮;電子束蒸發(fā)技術(shù)[J];電子工業(yè)專用設(shè)備;1991年01期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉寶營(yíng);直流磁控濺射法制備氧化錫薄膜阻變存儲(chǔ)器的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：溶液法制備氧化錫基阻變存儲(chǔ)器及其特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：450963