本文關(guān)鍵詞：MOCVD法制備氧化鋁薄膜及其阻變特性

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【摘要】：隨著半導(dǎo)體及微電子技術(shù)的發(fā)展,集成電路器件尺寸越來越小,傳統(tǒng)的儲存器件性能已經(jīng)逐漸達(dá)到了瓶頸,對于新型存儲器的需要也越來越迫切�，F(xiàn)在已經(jīng)成熟的新型非易失性存儲器主要分為以下四種：鐵電存儲器、磁阻存儲器、相變存儲器、阻變存儲器。其中,阻變存儲器是最近幾年非易失性存儲器研究的熱點(diǎn)。阻變存儲器是利用一些薄膜材料在不同條件的電激勵下會產(chǎn)生不同的電阻狀態(tài)的特性而制作的存儲器件,具有尺寸小,功耗低,讀寫速度快,非易失性,與傳統(tǒng)CMOS工藝兼容等優(yōu)點(diǎn)。常見的金屬氧化物憶阻材料主要為：TiO、TiO2、CuOx、ZrO2等。使用Al203作為阻變層目前并不常見。本論文采用MOCVD法制備氧化鋁薄膜,探究了生長溫度,氧氣流量等參數(shù)對晶體質(zhì)量的影響,并采用臺階儀、XPS、AFM、透射譜等方法對材料進(jìn)行表征。然后利用Al203作為阻變層,制備了MIM結(jié)構(gòu)憶阻器,并對Al203的阻變特性進(jìn)行了探究。本論文的主要內(nèi)容主要有：(1)采用MOCVD法制備Al203薄膜研究了MOCVD法制備氧化鋁薄膜的實(shí)驗(yàn)方法。采用乙酰丙酮鋁作為金屬有機(jī)源,氧氣作為氧化源,利用石英玻璃作為襯底,沉積了非晶及多晶兩種Al203薄膜。并對非晶氧化鋁薄膜進(jìn)行了厚度、表面形貌及粗糙度、晶體中元素成分及比例、透射譜、電學(xué)性質(zhì)等進(jìn)一步表征。Al203厚度比較均勻,表面起伏較小,具有良好的可見光透過率。通過XPS表征中結(jié)果可以證明,沉積的薄膜為氧化鋁材料。對薄膜進(jìn)一步進(jìn)行電學(xué)測量,所得Ⅳ-t的曲線表明沉積的氧化鋁為N型半導(dǎo)體,存在一定的氧缺陷。(2)探究實(shí)驗(yàn)參數(shù)對晶體質(zhì)量的影響實(shí)驗(yàn)中分別研究了源蒸發(fā)溫度、襯底溫度及氧氣流量三個實(shí)驗(yàn)條件對薄膜晶體質(zhì)量的影響。其中,保證源蒸發(fā)溫度與乙酰丙酮鋁的沸點(diǎn)一致,保證氧化鋁薄膜的生長穩(wěn)定進(jìn)行。襯底溫度對薄膜晶體質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響,當(dāng)襯底溫度低于600℃時,晶體原子沒有足夠能量形成晶體,因此得到的氧化鋁均為非晶狀態(tài)。當(dāng)溫度達(dá)到600℃時,得到的氧化鋁薄膜為多晶狀態(tài)。氧氣流量主要決定晶格質(zhì)量,氧氣流量越低,反應(yīng)越緩慢,晶格質(zhì)量越高。(3)非晶及多晶氧化鋁阻變特性及物理機(jī)制實(shí)驗(yàn)中分別采用非晶及多晶氧化鋁作為阻變層,ITO作為下表面電極,Ag作為上表面電極,制備了MIM結(jié)構(gòu)憶阻器件。并對器件的電學(xué)特性進(jìn)行了表征。兩種氧化鋁器件都表現(xiàn)出典型的雙極型憶阻特性。但是非晶氧化鋁的電學(xué)特性比多晶氧化鋁更加穩(wěn)定。非晶氧化鋁的開啟電壓也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多晶氧化鋁。最后通過在器件兩端施加不同的電壓,說明氧化鋁的阻變現(xiàn)象的物理機(jī)制。最后我們采用導(dǎo)電細(xì)絲模型對氧化鋁的憶阻特性進(jìn)行了理論分析。
【關(guān)鍵詞】：MOCVD 氧化鋁薄膜 阻變特性
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN304.055;TP333
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-27
• 1.1 新型非易失性存儲器11-15
• 1.1.1 鐵電存儲器11-13
• 1.1.2 磁阻存儲器13
• 1.1.3 相變存儲器13-14
• 1.1.4 阻變存儲器14-15
• 1.2 阻變存儲器的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 阻變存儲器的研究發(fā)展15-17
• 1.2.2 阻變存儲器的工作原理17-19
• 1.3 阻變存儲器的材料體系19-21
• 1.3.1 鈣鈦礦氧化物19-20
• 1.3.2 金屬氧化物20-21
• 1.3.3 固態(tài)電解質(zhì)材料21
• 1.3.4 有機(jī)材料21
• 1.4 阻變存儲器的物理機(jī)制21-25
• 1.4.1 導(dǎo)電細(xì)絲理論21-23
• 1.4.2 空間電荷限制電流效應(yīng)23-24
• 1.4.3 肖特基發(fā)射效應(yīng)24
• 1.4.4 普爾-法蘭克效應(yīng)24-25
• 1.5 本論文研究的主要內(nèi)容25-27
• 2 氧化鋁薄膜特性及制備方法27-34
• 2.1 氧化鋁薄膜的性質(zhì)及應(yīng)用27-28
• 2.1.1 氧化鋁薄膜性質(zhì)27
• 2.1.2 氧化鋁薄膜的應(yīng)用27-28
• 2.2 氧化鋁薄膜制備技術(shù)28-30
• 2.2.1 溶膠-凝膠法28-29
• 2.2.2 磁控濺射法29
• 2.2.3 電子束蒸發(fā)法29
• 2.2.4 化學(xué)氣相沉積法29-30
• 2.3 氧化鋁薄膜的表征30-33
• 2.3.1 臺階儀30
• 2.3.2 X射線衍射30-31
• 2.3.3 X射線光電子能譜31
• 2.3.4 原子力顯微鏡31-32
• 2.3.5 可見光透射譜32
• 2.3.6 半導(dǎo)體參數(shù)分析儀32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 3 MOCVD法制備氧化鋁薄膜及表征34-46
• 3.1 MOCVD實(shí)驗(yàn)設(shè)備34-36
• 3.1.1 氣體控制系統(tǒng)34-35
• 3.1.2 材料反應(yīng)腔35-36
• 3.1.3 溫度控制系統(tǒng)36
• 3.2 氧化鋁薄膜的制備36-37
• 3.3 生長參數(shù)對薄膜的影響37-41
• 3.3.1 蒸發(fā)溫度對晶體質(zhì)量的影響37-38
• 3.3.2 生長溫度對晶體質(zhì)量的影響38-39
• 3.3.3 氧氣流量對晶體質(zhì)量的影響39-41
• 3.4 氧化鋁薄膜的表征41-44
• 3.4.1 臺階儀41-42
• 3.4.2 原子力顯微鏡42
• 3.4.3 X射線光電子能譜42-43
• 3.4.4 透射譜43-44
• 3.4.5 電學(xué)表征44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 4 氧化鋁薄膜的憶阻特性46-55
• 4.1 氧化鋁憶阻器的制備46-47
• 4.1.1 電極選擇46
• 4.1.2 器件制備46-47
• 4.2 氧化鋁的憶阻特性47-53
• 4.2.1 非晶氧化鋁的憶阻特性48-51
• 4.2.2 多晶氧化鋁的憶阻特性51-52
• 4.2.3 非晶及多晶氧化鋁憶阻特性的對比52-53
• 4.3 氧化鋁阻變理論分析53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
• 致謝62-63

【參考文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 朱瑋;新型阻變材料制備工藝及其阻變機(jī)理研究[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

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本文編號：976161