本文關(guān)鍵詞：Si薄膜和BFO薄膜阻變存儲(chǔ)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在過(guò)去的幾十年中,隨著對(duì)便攜式移動(dòng)電子設(shè)備日益增長(zhǎng)的需求,非易失性存儲(chǔ)器已被廣泛研究。以Flash存儲(chǔ)器為代表的傳統(tǒng)非易失性存儲(chǔ)器,面臨著許多技術(shù)挑戰(zhàn)和一些物理限制,如高編程電壓,低耐疲勞性,低寫(xiě)入速度,隧穿氧化物的比例限制等問(wèn)題。為了克服這些問(wèn)題,許多新型非易失性存儲(chǔ)器已經(jīng)出現(xiàn)。其中阻變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RRAM),因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行速度快,保持時(shí)間長(zhǎng),功耗低,引起人們的廣泛關(guān)注。在本論文中,主要有以下幾方面:采用射頻等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)在Pt襯底上沉積了氫化納米硅(nc-Si:H)薄膜,并制備了Ag/nc-Si:H/Pt結(jié)構(gòu)的器件。由XRD,拉曼光譜,傅里葉變換紅外光譜和高分辨透射電子顯微鏡對(duì)nc-Si:H薄膜的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,結(jié)果顯示有納米晶鑲嵌在非晶基質(zhì)中。通過(guò)測(cè)試器件的I-V曲線,討論了nc-Si:H薄膜的阻變存儲(chǔ)特性及機(jī)制。該結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件呈現(xiàn)出穩(wěn)定的三阻態(tài)。高阻態(tài)(HRS)和中間態(tài)(IRS)的溫度依賴性都顯示出半導(dǎo)體行為,而低阻態(tài)(LRS)的溫度依賴性表現(xiàn)出金屬特性。I-V曲線的擬合結(jié)果表明,HRS,IRS和LRS的導(dǎo)電機(jī)制分別為空間電荷限制電流(SCLC),隧穿和歐姆特性。并認(rèn)為表現(xiàn)出的IRS是由Si納米晶和其附近的離散Ag細(xì)絲造成的,表現(xiàn)出LRS是因?yàn)橥暾腁g細(xì)絲的存在。離散Ag納米顆粒之間的Si納米晶有助于IRS時(shí)的電流傳輸。采用射頻磁控濺射技術(shù)制備了以BFO薄膜為介質(zhì)層的Ag/BFO/Pt結(jié)構(gòu)的阻變存儲(chǔ)器件,討論低限流下該器件的開(kāi)關(guān)特性。結(jié)果表明:在低至0.5μA的小限制電流下,該Ag/BFO/Pt結(jié)構(gòu)的器件具較好的I-V曲線,有較低的開(kāi)關(guān)電壓,有較大的開(kāi)關(guān)電阻比,比值超過(guò)20,具有較好的抗疲勞性,有效開(kāi)關(guān)次數(shù)達(dá)100多次以上,有較好的保持特性,經(jīng)過(guò)1.8×104s以后,器件高、低阻態(tài)的電阻值無(wú)明顯變化。簡(jiǎn)單分析了該Ag/BFO/Pt存儲(chǔ)器件的阻變開(kāi)關(guān)機(jī)制,主要?dú)w因于Ag導(dǎo)電細(xì)絲的形成與斷開(kāi)。采用射頻磁控共濺射技術(shù)生長(zhǎng)了摻Ag的BFO薄膜,制備了Ag/BFO/Ag-BFO/BFO/Pt結(jié)構(gòu)的阻變存儲(chǔ)器件,討論該器件的開(kāi)關(guān)特性。結(jié)果表明,該Ag/BFO/Ag-BFO/BFO/Pt結(jié)構(gòu)的器件具有明顯的開(kāi)關(guān)效應(yīng)和較好的I-V重復(fù)性,開(kāi)關(guān)電壓比較集中,有比值超過(guò)10的開(kāi)關(guān)電阻比,具有較好的抗疲勞性,有效開(kāi)關(guān)次數(shù)達(dá)110多次以上,有較好的保持特性,經(jīng)過(guò)近104s后,器件高、低阻態(tài)的電阻值無(wú)明顯變化。采用射頻磁控濺射沉積了不同氧氣和氬氣氣氛下的BFO薄膜,制備了Ti/BFO/Pt結(jié)構(gòu)的阻變存儲(chǔ)器件,討論該器件的開(kāi)關(guān)特性和氧空位的作用。結(jié)果表明,氬氣下生長(zhǎng)的Ti/BFO/Pt結(jié)構(gòu)的器件比氬氣和氧氣下的具有明顯較好的I-V特性,較好的抗疲勞性,氬氣下的有效開(kāi)關(guān)次數(shù)達(dá)500次,有較好的保持特性,經(jīng)過(guò)近3.6×104s后,器件高、低阻態(tài)的電阻值無(wú)明顯變化。這些結(jié)果表明氧空位在器件中起到重要作用。
【關(guān)鍵詞】：阻變存儲(chǔ)器 阻變 機(jī)制 nc-Si:H薄膜 BFO薄膜
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP333;TB383.2
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• abstract7-11
• 第1章 引言11-24
• 1.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與阻變存儲(chǔ)器概述11-16
• 1.1.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器概述11-12
• 1.1.2 阻變存儲(chǔ)器概述12-16
• 1.2 基于硅薄膜的阻變存儲(chǔ)器16-20
• 1.2.1 硅薄膜概述16-17
• 1.2.2 基于硅薄膜的阻變存儲(chǔ)器研究概述17-20
• 1.3 基于鈣鈦礦氧化物的阻變存儲(chǔ)器20-22
• 1.3.1 鐵酸鉍概述20
• 1.3.2 基于鈣鈦礦氧化物的阻變存儲(chǔ)器20-22
• 1.4 論文的研究?jī)?nèi)容22-24
• 第2章 基于氫化納米硅薄膜的阻變特性24-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方法和過(guò)程24-26
• 2.1.1 薄膜制備的方法24-25
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程25-26
• 2.2 結(jié)果與討論26-33
• 2.2.1 nc-Si:H薄膜的微觀結(jié)構(gòu)26-28
• 2.2.2 nc-Si:H薄膜的阻變特性28-30
• 2.2.3 nc-Si:H薄膜的傳導(dǎo)機(jī)制30-33
• 2.3 結(jié)論33-34
• 第3章 基于鐵酸鉍薄膜的小限流下的阻變開(kāi)關(guān)特性34-41
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方法和過(guò)程34-35
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)方法34-35
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程35
• 3.2 結(jié)果與討論35-39
• 3.2.1 小限流下BFO薄膜的阻變特性35-39
• 3.2.2 BFO薄膜的阻變機(jī)制39
• 3.3 結(jié)論39-41
• 第4章 基于摻Ag鐵酸鉍薄膜的阻變開(kāi)關(guān)特性41-47
• 4.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程41-42
• 4.2 摻Ag BFO薄膜的阻變特性42-45
• 4.3 結(jié)論45-47
• 第5章 不同氧和氬比下鐵酸鉍薄膜的阻變開(kāi)關(guān)特性47-51
• 5.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程47
• 5.2 不同氧和氬比下BFO薄膜的阻變特性47-50
• 5.3 結(jié)論50-51
• 結(jié)論與展望51-53
• 參考文獻(xiàn)53-58
• 致謝58-59
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文59

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：477810