基于氧化镍薄膜的电阻开关特性研究

发布时间：2021-02-27 15:18

　　随着数字技术的高速发展,人们对电子产品的性能要求越来越高,而存储器一直是各类电子产品的最为关键的部件之一。与此同时,随着半导体工艺的快速发展,集成电路工艺中器件的特征尺寸不断缩小,导致栅氧化层厚度不断减小,漏电流急剧增加,直接影响了器件的稳定性和可靠性。以Flash为代表的传统非挥发存储器的存储密度、读写速度很难继续提高。同时,其较大的功耗也很大程度的限制了它在数字产品中的应用。因此寻找—种新型非挥发存储器是存储器发展的必然趋势。目前,人们已经研制出多种新型非挥发性存储器,其中电阻式存储器以结构简单,集成密度高,读写速度快、功耗低以及与传统CMOS工艺兼容性好等优点,有望成为传统非挥发性存储器的替代产品。本文首先使用单晶炉烧结粉末的方法制备了NiO陶瓷靶材,并分析了烧结温度对靶材的性能,探索了不同烧结温度的陶瓷靶材对薄膜结晶和电学特性的影响。随后研究采用Ni金属靶材和NiO陶瓷靶材,在Si衬底制备了NiO电阻开关器件,利用X射线衍射仪（XRD）、紫外-可见光谱仪、Ⅰ-Ⅴ测试仪,测试手段研究了不同制备工艺对薄膜结晶性能和电阻开关特性的影响。实验和分析表明：（1）NiO陶瓷靶材制备过程中,... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Ni0晶体结构示意图

1.3NIO材料的应用1.3.1电致变色材料电致变色是指电致材料的在外加电场的作用下，使得材料的化学组分和价态产生稳定可逆的变化，从而使得材料的颜色、透明度发生变化。有关电致变色的理论模型大致有色心模型、小极子吸收模型、自由载流子模型、二元化合物模型、价间电荷转移模型等几类。电致变色材料可分为阳极电致变色材料(如NIO和阴极电致变色材料(如WO3)两类。与wO3、Moo相比，氧化镍致色机理，价态的变化，离子注入过程等均与钙钦矿结构的阴极致色材料不同。MOO、w03等阴极电致变色材料属于钙钦矿结构，内部存在离子的输运通道，致色时离子经过通道注入到AMO:八面体中的空位位置，产生的新的吸收能级会使电子吸收入射光时产生跃迁。具有面心立方结构的氧化镍，晶格中没有类似于钙钦矿结构化合物的空缺位置，因此也不存在离子输运的通道。

它是铁电晶体所固有的一种偏振极化特性，所以铁电存储器的存储的信息内容不会受到外界磁场因素的影响，能够同传统的存储器一样使用。铁电材料典型的电滞回线如图1.5所示。当对铁电薄膜施加一个大于矫顽场电压(Vc)的正电压时，薄膜将在正方向极化且极化强度是Ps(饱和极化强度)。当从电容器上移去电压，极化强度将缓慢地衰减为Pr(剩余极化强度)，定义这一正极化强度为状态“O”。对铁电薄膜施加加一反向电压时，薄膜会在反向极化，并且极化强度会变为一PS。之后再移除电压时，极化强度衰减为一Pr，定义为“1”。这样在没有外界电压时，铁电薄膜有两个稳定态，分别可以用来表示“0”和“1”

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3054420