含ZnO多层薄膜的电阻开关特性的研究

发布时间：2020-03-25 08:47

【摘要】：21世纪信息科技的发展进步,使得市场对存储器性能的要求越来越高。目前,闪存是市场上主流的存储技术,但是它面临寿命短、成本高、尺寸不可继续缩小等挑战。因此人们不断地探索新的存储技术来推动科技的发展和满足市场的需求。阻变存储器的出现可以说最有望使得其成为替代闪存的下一代存储器,其产业化目前已经成为可能,并且阻变存储器是非易失存储技术,在性能方面具有极大的优势,例如,阻变存储器具有金属—介质—金属这样简单的三明治结构和可微缩性,有利于实现三维的高密度集成,以及读写速度快等。阻变存储器是基于电阻变化来进行逻辑存储的器件。这种在电场作用下,器件结构的电阻可以在高电阻态和低电阻态之间可逆地切换,就称作电阻开关效应。简单说,电阻开关就是通过控制电流的变化可改变其阻值,并且,电流停止了其阻值保持不变,直到反向电流把它推回去。如果我们把高电阻态定义为逻辑运算的“1”,低电阻态定义为逻辑运算的“0”,就可以实现数据的存储功能。我们知道众多材料中大部分或多或少都具有电阻开关现象,其中有一些具有应用于阻变存储器中的潜能,但是要制备性能良好的电阻开关存储器,需要掌握电阻变化过程的物理机制。制备具有良好性能的电阻开关效应的器件是研发阻变存储器的首要条件,提高电阻开关的性能首先要从材料和结构入手,其次是制备的工艺,再其次是导电机理的掌控。目前,单一的材料还没有出现具有足够良好的电阻开关特性可以应用于阻变存储器,于是出现了掺杂、镀多层薄膜、嵌入式堆栈结构等方法来提高电阻开关的性能。除此之外,外界的条件也会影响电阻开关的性能,所以在不同的条件下进行研究也十分重要,例如,光,磁场,温度,偏压等。目前,出现了一个具有潜在应用价值的就是光对电阻开关性能的影响。本文主要研究了光对Si/[ZnO/BiFeO_3]/Ta、Si/[C/ZnO/C]/Ta、Si/[C/BaTiO_3/C]/Ta这三个器件的电阻开关效应的影响。本实验采用超高真空磁控溅射系统制备了ZnO/BiFeO_3、C/ZnO/C、C/BaTiO_3/C三种结构的阻变存储器件,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)设备对其进行相关表征,应用Keithley2400对其进行电阻开关性能测试。测试结果显示出几种结构的样品都表现出明显的电阻开关效应,并且,光照强度对器件的电阻开关效应有明显的促进作用,但其性能各有差异,包括开关比、耐受性和保持时间。根据测量结果得到的I-V曲线,可以看出三种结构都属于双极性电阻开关效应。
【图文】：

学位论文 第 1 器件的电阻呈非线性变化，在正向电压区域，我们可以看到电阻向高电阻变化的情况，把这一过程称之为“Set”，在负向电电阻变为低电阻，，这一过程称之为“Reset”过程，这样的效应下对应两个不同的电流值，也即是两个不同的电阻值，在单极是如此，如图 1.2(b)所示。图中同一电压下对应着两个电阻状态S，这两个电阻状态就可以作为二进制中的基本算符“0”和“(a) (b)

的 CuO 薄膜中的细丝状传导路径的M)的细丝模型单极电阻开关效应，这种阻变x[26], NiO[27], CoO[28], MnOx[29]等代首次被报道[30]。 图 1.4 显
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP333

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本文编号：2599686