本文關(guān)鍵詞：NiO電阻開關(guān)效應(yīng)中Ni細(xì)絲的演變過程和磁電耦合

  更多相關(guān)文章： 電阻開關(guān)效應(yīng) NiO 細(xì)絲 演變 磁電耦合

【摘要】：近年來,電阻開關(guān)(RS)效應(yīng)由于其重要的科學(xué)意義以及在電阻式隨機(jī)存儲(chǔ)器(RRAM)、新的計(jì)算機(jī)邏輯架構(gòu)上的應(yīng)用,已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。眾所周知,基于電荷的存儲(chǔ)器的發(fā)展,如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器和閃存,因尺寸效應(yīng)而大大受限。因此,基于非電荷的存儲(chǔ)器已成為人們迫切的需求,它們往往具有低成本、低功耗、高速度和高集成密度等優(yōu)點(diǎn)。RRAM具有這些優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是下一代非易失性存儲(chǔ)器最具競爭力的候選者之一。到目前為止,人們已經(jīng)提出了很多機(jī)制來解釋RS效應(yīng),導(dǎo)電細(xì)絲的通斷是研究比較多的一種機(jī)制,但它仍是一個(gè)未解決的問題。在NiO的RS效應(yīng)里,人們比較認(rèn)可的是細(xì)絲的通斷機(jī)制,但目前并沒有真正觀測到一條完整的從頂電極到底電極的細(xì)絲,也沒有結(jié)構(gòu)表征;在NiO開關(guān)效應(yīng)中,是單細(xì)絲機(jī)制還是多細(xì)絲機(jī)制,低阻態(tài)(LRS)向高阻態(tài)(HRS)轉(zhuǎn)變過程中,細(xì)絲是如何演變的;Ni細(xì)絲是鐵磁性的,是否存在磁電耦合呢?本論文針對以上問題,在NiO薄膜中開展了相關(guān)的研究,主要內(nèi)容體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:第一方面,用脈沖激光沉積的方法,在Pt\Ti\SiO_2\Si襯底上制備了NiO薄膜樣品。通過透射電子顯微鏡(TEM)的觀測,我們首次給出了從頂電極延伸到底電極的完整Ni細(xì)絲圖像,并給出了結(jié)構(gòu)表征。第二方面,通過LRS和不同阻值的HRS的阻抗特性及R-T曲線,分析表明NiO開關(guān)效應(yīng)為多細(xì)絲機(jī)制。通過擬合,我們也首次給出了NiO開關(guān)效應(yīng)中Ni細(xì)絲斷裂的具體過程:細(xì)絲先逐漸斷裂,基本斷裂后,間隙再逐漸變大。第三方面,磁電耦合。給出了電場對樣品磁性質(zhì)的調(diào)控,電場使樣品處于LRS和HRS,室溫下不同態(tài)的飽和磁化強(qiáng)度相差14%,表明電場對樣品磁性質(zhì)有顯著調(diào)控。給出了磁場對樣品電性質(zhì)的調(diào)控,LRS表現(xiàn)的是各項(xiàng)異性磁電阻(AMR)效應(yīng),HRS表現(xiàn)的是反常AMR效應(yīng)、AMR效應(yīng)和TMR效應(yīng)。NiO電阻開關(guān)效應(yīng)中磁電耦合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),為以后多功能存儲(chǔ)器件的研究奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：電阻開關(guān)效應(yīng) NiO 細(xì)絲 演變 磁電耦合
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 電阻開關(guān)效應(yīng)的分類11-16
• 1.1.1 I-V曲線特性：單極性、雙極性11-12
• 1.1.2 根據(jù)效應(yīng)發(fā)生的具體位置：體效應(yīng)、界面效應(yīng)12-13
• 1.1.3 根據(jù)作用物理機(jī)理：電化學(xué)氧化還原機(jī)制、熱化學(xué)機(jī)制、價(jià)態(tài)變化機(jī)制13-16
• 1.2 應(yīng)用：新型非揮發(fā)性存儲(chǔ)器16-20
• 1.3 NiO單極性開關(guān)效應(yīng)中物理機(jī)制的研究進(jìn)展20-23
• 1.4 選題思路與研究內(nèi)容23-25
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法25-37
• 2.1 樣品制備技術(shù)25-30
• 2.2 樣品質(zhì)量表征30-37
• 2.2.1 原子力顯微鏡30-31
• 2.2.2 透射電子顯微鏡31-33
• 2.2.3 輸運(yùn)測量33-34
• 2.2.4 阻抗測量34-35
• 2.2.5 超導(dǎo)量子干涉磁強(qiáng)計(jì)35-37
• 第3章 NiO開關(guān)效應(yīng)中Ni細(xì)絲的直接觀測和表征37-49
• 3.1 引言37-40
• 3.2 樣品的制備與基本性質(zhì)表征40-43
• 3.2.1 NiO樣品的制備40
• 3.2.2 樣品基本性質(zhì)表征40-43
• 3.3 NiO在TEM下的觀測結(jié)果43-48
• 3.3.1 帶樹枝狀的完整細(xì)絲的觀察及結(jié)構(gòu)表征43-47
• 3.3.2 晶界結(jié)構(gòu)畸變處細(xì)絲的觀察47-48
• 3.4 本章小節(jié)48-49
• 第4章 NiO開關(guān)效應(yīng)中Ni細(xì)絲的演變過程49-71
• 4.1 引言49-50
• 4.2 I-V曲線測量及統(tǒng)計(jì)50-53
• 4.3 阻抗譜測量及模數(shù)轉(zhuǎn)換53-57
• 4.4 等效電路及電容擬合57-59
• 4.5 R-T曲線測量及熱激活能計(jì)算59-60
• 4.6 氧空位含量對輸運(yùn)影響的第一性原理計(jì)算60-63
• 4.7 不同高阻態(tài)下的電流傳導(dǎo)機(jī)制63-70
• 4.8 本章小結(jié)70-71
• 第5章 NiO開關(guān)效應(yīng)中的磁電耦合71-81
• 5.1 引言71-72
• 5.2 電場對樣品磁性質(zhì)的調(diào)控72-74
• 5.3 磁場對樣品電性質(zhì)的調(diào)控74-80
• 5.4 本章小節(jié)80-81
• 第6章 總結(jié)81-83
• 6.1 研究總結(jié)81-82
• 6.2 展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-89
• 致謝89-91
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果91

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 陳林;李敬東;唐躍進(jìn);任麗;;超導(dǎo)量子干涉儀發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀[J];低溫物理學(xué)報(bào);2005年S1期

2 張焱,高政祥,高進(jìn),曹立志;磁性測量儀器(MPMS-XL)的原理及其應(yīng)用[J];現(xiàn)代儀器;2003年05期

3 蔡繼業(yè),曾潔銘,王煜,曾耀英;掃描探針顯微術(shù)的應(yīng)用(綜述)[J];暨南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版);2001年03期

4 韓立，陳皓明，王秀鳳;掃描探針顯微術(shù)在GaAs等半導(dǎo)體研究中的應(yīng)用[J];功能材料;1999年02期

，

本文編號(hào)：954331