本文關(guān)鍵詞：外延（111）鈦酸鋇薄膜的高密度存儲特性研究

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【摘要】：當(dāng)今的社會發(fā)展很快,尤其是信息技術(shù),而存儲器是信息技術(shù)發(fā)展的必需品。存儲器主要分為易失性和非易失性兩種類型。易失性存儲器就是說存儲的信息在斷電的情況下會丟失,相反地,非易失性存儲器在斷電的情況下能夠一直保存我們需要的信息。目前我們常用的閃存(Flash)是一種非易失性存儲器。但由于MOS管的特征尺寸是有一定的極限的,而且閃存(Flash)的功耗是比較大的,尺寸過小還會影響數(shù)據(jù)保持性能。閃存(Flash)的以上缺點使得閃存(Flash)的發(fā)展受到了限制,無法滿足人們對存儲器的要求。電阻式存儲器(RRAM)是一種新型的存儲器,能夠滿足人們對存儲器的需求,需要我們努力地研究并使其得到應(yīng)用。為了使RRAM器件得到應(yīng)用,我們還需要在以下幾方面做出努力:(1)阻變機制尚不明確,我們應(yīng)盡量采用簡單的器件結(jié)構(gòu)來探究電阻開關(guān)機制;(2)實現(xiàn)高密度存儲;(3)排除RRAM器件的形成過程;(4)器件的保持性好等等。高密度存儲是電阻式存儲器(RRAM)特別需要努力的一個方向。我們對比較熱門的鈣鈦礦材料鈦酸鋇(Ba Ti O3)進行了一些研究。首先我們通過脈沖激光沉積(PLD)技術(shù)在取向為(111)的摻鈮鈦酸鍶(Nb:Sr Ti O3(NSTO))襯底上制備了鈦酸鋇(Ba Ti O3)薄膜。通過X射線衍射儀的θ-2θ掃描,確定了所制備的Ba Ti O3(BTO)薄膜的晶體取向為(111),接著又通過X射線衍射儀的Φ掃描明確了Ba Ti O3薄膜在(111)取向上的外延生長,最后通過X射線衍射儀的ω掃描說明我們所制備的薄膜質(zhì)量比較好。之后用小型離子濺射儀并通過掩模板在BTO薄膜上鍍上Pt上電極,于是就形成了Pt/BTO/NSTO的三明治結(jié)構(gòu)。為了更好地進行電學(xué)測試,我們在NSTO的背面焊了In電極。通過電學(xué)測試確定了In和NSTO之間的接觸是歐姆接觸。在確定好器件的結(jié)構(gòu)之后,我們采用Keithley 2400儀器對Pt/BTO/NSTO/In器件進行了電流-電壓(I-V)掃描測試。研究得出電阻開關(guān)不需要形成過程。在大電壓下(7V)的I-V曲線中,我們在負(fù)電壓區(qū)域大約-5V的位置發(fā)現(xiàn)了負(fù)微分電阻的現(xiàn)象,這對于器件的高密度存儲是很有利的,同時我們也觀察到了雙極性電阻開關(guān)現(xiàn)象。而在小電壓下(4V)的I-V曲線呈現(xiàn)出整流特性。對負(fù)阻現(xiàn)象進行探究。通過改變掃描最大負(fù)電壓和掃描最大正電壓,我們發(fā)現(xiàn)負(fù)阻現(xiàn)象的出現(xiàn)只和正電壓有關(guān)系。加正脈沖電壓,只掃描負(fù)電壓區(qū)域,也出現(xiàn)了負(fù)阻現(xiàn)象。此外,還測試了限制電流對負(fù)阻現(xiàn)象的影響,發(fā)現(xiàn)限制電流對負(fù)阻現(xiàn)象也有影響。對雙極性電阻開關(guān)現(xiàn)象進行探究。因為研究的是存儲器的電阻開關(guān)特性,所以我們還探究了最大正電壓、最大負(fù)電壓以及限制電流等因素對電阻開關(guān)LRS以及HRS阻值的影響。隨著正電壓的增大,LRS逐漸減小最后達到飽和,HRS保持不變;隨著限制電流的增大,LRS也逐漸減小最后達到飽和,HRS保持不變;隨著最大負(fù)電壓絕對值的增大,HRS逐漸增大最后達到飽和,LRS保持不變。雙極性電阻開關(guān)特性具有可調(diào)性。對這些現(xiàn)象進行歸納總結(jié),我們發(fā)現(xiàn)器件具有多級存儲的潛能,這對器件的高密度存儲也是有利的。對器件的保持性和循環(huán)性進行了測試。在保持性曲線中,我們發(fā)現(xiàn)LRS的曲線在剛開始有衰減的趨勢,根據(jù)相關(guān)文獻報道,該器件的電阻開關(guān)特性與氧空位有關(guān)。通過查文獻及資料得知,BTO和NSTO都是n型的并且它們之間的勢壘特別低,可以看作是歐姆接觸;通過電學(xué)測試已確定In和NSTO之間是歐姆接觸;而Pt和BTO之間因為功函數(shù)不同形成了肖特基勢壘。我們認(rèn)為器件的電阻開關(guān)特性與Pt/BTO界面有關(guān)。于是我們用氧空位引起勢壘高度/寬度的變化來解釋前面的負(fù)阻現(xiàn)象以及可調(diào)雙極性電阻開關(guān)現(xiàn)象,Pt/BTO界面的氧空位作為俘獲層能夠俘獲和釋放電子。此外,還簡單了解了白光照對小電壓下的整流特性的影響。白光照使得小電壓下的整流特性變差。最后我們進行了總結(jié),我們所制備的器件具有負(fù)阻現(xiàn)象,也具有多級存儲的潛能,這兩方面對于器件的高密度存儲都很有利,這對今后電阻開關(guān)的研究以及應(yīng)用都是很有優(yōu)勢的。
【關(guān)鍵詞】：鈦酸鋇(BaTiO3) 雙極性電阻開關(guān) 負(fù)微分電阻 高密度信息存儲 白光
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 引言11-12
• 1.2 存儲器的發(fā)展12-17
• 1.2.1 非易失性存儲器12-15
• 1.2.2 電阻式存儲器15-17
• 1.3 薄膜的制備17-19
• 1.3.1 常用的薄膜制備方法17-19
• 1.3.2 脈沖激光沉積（PLD）法制備薄膜的優(yōu)勢19
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容19-21
• 參考文獻21-25
• 第2章 實驗表征儀器及電學(xué)測試儀器25-31
• 2.1 實驗表征儀器25-27
• 2.1.1 X射線衍射儀（XRD）25-26
• 2.1.2 原子力顯微鏡（AFM）26-27
• 2.2 電學(xué)測試系統(tǒng)27-28
• 2.2.1 Keithley 2400儀器27-28
• 2.2.2 Keithley 4200-SCS儀器28
• 2.3 鐵電測試儀28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 參考文獻30-31
• 第3章 Pt/BTO/NSTO器件的制備及其I-V特性31-47
• 3.1 Pt/BTO/NSTO器件的制備31-33
• 3.1.1 BTO薄膜的制備31
• 3.1.2 BTO薄膜的XRD表征31-32
• 3.1.3 Pt/BTO/NSTO器件的制備32-33
• 3.2 Pt/BTO/NSTO器件的I-V測試33-44
• 3.2.1 負(fù)微分電阻（負(fù)阻）現(xiàn)象35-38
• 3.2.2 Pt/BTO/NSTO器件的可調(diào)性38-42
• 3.2.3 器件的保持性和循環(huán)性42-43
• 3.2.4 負(fù)阻以及可調(diào)雙極性電阻開關(guān)的定性解釋43-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 參考文獻45-47
• 第4章 光照下的I-V特性以及器件的C-V、I-Vpulse、P-V測試47-53
• 4.1 光照對Pt/BTO/NSTO器件I-V特性的影響47
• 4.2 Pt/BTO/NSTO器件的電容-電壓（C-V）測試47-48
• 4.3 Pt/BTO/NSTO器件的電流-脈沖電壓（I-Vpulse）測試48-49
• 4.4 Pt/BTO/NSTO器件的極化強度-電壓（P-V）測試49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 參考文獻51-53
• 總結(jié)53-54
• 致謝54-55
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文55-56

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 尹津龍;高密度存儲脈沖激光沉積硫化物薄膜[J];激光與光電子學(xué)進展;2001年03期

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3 張美芳;信息高密度存儲介質(zhì)的發(fā)展[J];數(shù)字與縮微影像;2005年01期

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1 張瓊;外延（111）鈦酸鋇薄膜的高密度存儲特性研究[D];河南大學(xué);2015年

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本文編號：868956