脉冲激光沉积制备氧化钛薄膜及其阻变效应的研究

发布时间：2017-12-06 22:16

  本文关键词：脉冲激光沉积制备氧化钛薄膜及其阻变效应的研究

  更多相关文章： 阻变存储器 脉冲激光沉积 TiO_2 阻变效应 阻变机理

【摘要】：阻变存储器作为下一代非易失性存储器的有力竞争者之一,在最近十多年来吸引了广泛的关注。作为阻变存储器的核心,阻变材料的阻变性能和阻变机制一直是相关研究方向中的热点问题。本文采用脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition,PLD)技术在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了TiO_2为功能层的薄膜型阻变存储器单元。本论文通过控制TiO_2薄膜的沉积和退火工艺条件改变TiO_2薄膜中的氧空位缺陷,测试TiO_2阻变效应和制备工艺的关系,系统分析TiO_2薄膜的导电机制,结合XPS分析等手段讨论了TiO_2薄膜的阻变模型。(1)论文首先通过脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备TiO_2为功能层的薄膜型阻变存储器单元。采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段,分析了氧分压、沉积温度、激光能量等制备工艺对TiO_2薄膜结构的影响。通过电流-电压(I-V)测试研究阻变开关比与沉积工艺的关系,观察到不需要电形成过程及开关比1000倍的阻变现象,确定了优化的TiO_2沉积工艺:温度为600℃、沉积氧分压为10Pa、激光能量为150 mJ。(2)基于上述优化制备工艺,进一步通过系统地调控原位退火氧分压,在TiO_2薄膜中得到开关比50000倍非对称的双极性阻变行为。通过控制退火氧分压,显著提高了TiO_2薄膜I-V曲线的一致性。在10Pa退火条件下制备的TiO_2薄膜经过1500次翻转仍然具有良好的一致性。(3)最后,通过测试不同电极面积I-V曲线、不同温度下的I-V曲线,并对I-V曲线进行拟合分析TiO_2阻变薄膜的导电机理,采用上述方法制备的TiO_2阻变效应是受空间电荷限制电流模型(SCLC)和肖特基发射模型(SE)控制产生。综上所述,本文通过系统研究TiO_2薄膜的PLD沉积工艺,控制TiO_2薄膜的原位退火工艺,制备出TiO_2阻变薄膜材料,分析了薄膜阻变开关比与制备工艺的关系。导电机制分析表面所制备TiO_2薄膜的阻变机制为界面型,具有较好的I-V曲线一致性,为TiO_2薄膜在RRAM的实际应用提供了支持。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2

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本文编号：1260145