ZnO纳米棒复合阻变存储器工作机制研究

发布时间：2017-04-09 08:13

  本文关键词：ZnO纳米棒复合阻变存储器工作机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：ZnO纳米棒具有宽禁带、易于制备合成和优秀的光学性能等优点,在电子和光电子器件领域有着很好的应用价值。由于载流子在两个维度上受限,Zn O纳米棒更有利于电子在一个维度上形成定向的导电通道。近年来,基于Zn O纳米棒的阻变存储器逐渐被报道,但是器件的参数尚有差距,器件的工作机理也还有争论。本论文开展Zn O纳米棒阻变存储器件的制备、表面改性等实验研究,在此基础上对器件结构和工作机理方面进行了分析讨论。具体开展了以下工作:1在不同的生长温度下以化学浴沉积技术制备了不同直径的ZnO纳米棒阵列,并制备了结构为ITO/Zn O NRs/Al的存储器件。借助I-V曲线和荧光光谱分析了器件的电流传导机制和阻变机制,发现器件在不同的电阻态下分别属于欧姆传导和空间电荷限制电流(SCLC)传导机制,正向电场作用下纳米棒表面耗尽区的氧空位V++密度增大,完善了电子传输的导电细丝通道,器件实现了由高阻态向低阻态的转变;反向电压下,导电通道断裂,器件重新获得了高阻态。2将热注入法得到的PbS量子点旋涂在高密度ZnO纳米棒阵列顶端形成ZnO/PbS异质结。相比于单层Zn O纳米棒的存储器件,复合薄膜器件的开关比提高了约20倍。正向偏压下,氧空位在Zn O/Pb S异质结的积累降低了接触面的势垒,与Zn O纳米棒表面形成的导电细丝共同作用,器件由高阻态转变为低阻态;负向偏压下,积累在Zn O/Pb S异质结处的氧空位减少,导电细丝断裂,器件由低阻态转变回高阻态。3在锥形ZnO纳米棒表面旋涂碳量子点构筑了复合薄膜电双稳器件,相比于单纯的ZnO纳米棒的器件,开关比提高了大约100倍。C量子点修饰前后器件的C-V曲线的平带电压漂移由0.2 V增加到了2.7 V,计算得到器件的陷阱密度从4.09×1010 cm-3增大到5.63×1011cm-3。分析认为碳量子点表面存在的多种官能团增加了器件对电子的俘获与限制,提高了器件的高阻态阻值,从而器件的开关比获得提高。
【关键词】：ZnO纳米棒 PbS量子点 异质结 C量子点 表面修饰 阻变机制
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333;O471.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 基于纳米材料的阻变器件9-11
• 1.1.1 基于零位纳米材料（量子点）的阻变器件9-10
• 1.1.2 基于一维纳米材料的阻变器件10-11
• 1.1.3 基于二维纳米材料的阻变器件11
• 1.2 半导体器件中载流子的传输机制11-14
• 1.2.1 FN隧穿11-12
• 1.2.2 空间电荷限制电流12-13
• 1.2.3 热电子发射13
• 1.2.4 欧姆传导13-14
• 1.3 阻变存储器件的电阻转变机制14-17
• 1.3.1 空间电荷限制电流模型14-15
• 1.3.2 导电细丝模型15-16
• 1.3.3 与界面相关的阻变机制16-17
• 1.4 本论文涉及的表征手段和测试方法17-19
• 1.4.1 X-射线衍射分析17
• 1.4.2 傅里叶变换红外光谱分析17
• 1.4.3 扫描电子显微镜17-18
• 1.4.4 光致发光光谱分析18
• 1.4.5 紫外-可见吸收光谱分析18
• 1.4.6 Keithley 4200半导体分析仪18
• 1.4.7 原子力显微镜18
• 1.4.8 等离子体表面处理仪18-19
• 1.5 基于ZnO纳米棒阻变存储器的研究现状19-20
• 1.6 本论文的主要研究内容20-21
• 第二章 单层ZnO纳米棒阵列阻变存储器的性能与阻变机理21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 ZnO纳米棒阵列阻变存储器件的制备21-23
• 2.3 ZnO纳米棒的材料特性表征23-25
• 2.3.1 ZnO纳米棒的晶体结构23-24
• 2.3.2 ZnO纳米棒的光致发光和吸收光谱24
• 2.3.3 ZnO纳米棒的形貌与组分分析24-25
• 2.4 单层ZnO纳米棒阵列存储器件导电过程与阻变机制分析25-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 ZnO/PbS异质结阻变存储器件的机制研究31-38
• 3.1 引言31
• 3.2 材料与器件的制备与表征31-35
• 3.2.1 PbS量子点的制备与表征31-33
• 3.2.2 ZnO纳米棒和PbS量子点复合结构的制备与表征33-34
• 3.2.3 器件的制备34-35
• 3.3 器件的电学性能测试与分析35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 表面修饰对ZnO纳米棒阻变存储器性能的影响38-49
• 4.1 引言38
• 4.2 C量子点修饰对器件存储性能的影响38-42
• 4.2.1 器件ITO/ZnO NRs(CQDs)/Al的制备38-40
• 4.2.2 材料的表征与分析40-42
• 4.3 器件的电学性能测试与分析42-46
• 4.4 氩气等离子体处理ZnO纳米棒对器件存储性能的影响46-48
• 4.4.1 Ar等离子体处理的实验过程和器件的制备46
• 4.4.2 结果分析与讨论46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 总结与展望49-51
• 5.1 全文总结49
• 5.2 今后工作展望49-51
• 参考文献51-57
• 发表论文和科研情况说明57-58
• 致谢58-59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 米日古力·莫合买提;阿布力孜·伊米提;尤努斯江·吐拉洪;;氧化锌薄膜/锡掺杂玻璃光波导元件及其对氯苯的气敏性研究[J];分析化学;2011年01期

2 伏兵;诸葛飞;刘志敏;罗浩;梁凌燕;高俊华;曹鸿涛;;氩等离子体处理对ZnO薄膜阻变效应的影响[J];材料科学与工程学报;2014年06期

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本文编号：294827