锗纳米线的合成、表征及其非易失性存储研究

发布时间：2017-06-12 09:00

  本文关键词：锗纳米线的合成、表征及其非易失性存储研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：一维纳米线由于其小尺寸和量子限域效应在未来纳米级电子器件中受到大家的青睐。在基于纳米线的电子器件中，锗是个非常好的半导体材料，因为它有着较小的带隙和较大的载流子迁移率。 通过传统的方法也就是气-液-固(VLS)机理法合成的锗纳米线在本论文中得到了研究与证明，我们发现不同的实验条件和硅基片位置会导致不同的产物形貌。而通过真空溅射镀膜仪溅射的Au膜催化剂在改变其厚度的时候则会造成锗纳米线直径的大小和分布发生变化，，Au膜越厚，锗纳米线的直径越大，其分布范围越宽。高质量、密度大的锗纳米线可通过调节实验参数得到。 制备的带有较厚氧化锗壳层本征锗纳米线的非易失性存储器表现出很大的存储窗口和较高的电流开关比（约104），这主要归因于锗纳米线的小尺寸和表面电荷陷阱态，该器件的结构是场效应晶体管(FET)结构。我们研究并证明了在空气中退火的过程是一个简单有效的方法去形成一个合适厚度的氧化锗层来阻止存储电荷的逃逸，这层氧化锗扮演了一个非常要的角色—遂穿介电层，氧化锗层的厚度和质量直接关系到存储器件的性能，这种有着较长的保持性和较好的擦写读重复性揭示了本征锗纳米线器件在存储器方面的潜在应用。 我们用Au和Ag纳米颗粒修饰锗纳米线表面去进一步研究锗纳米线的存储性能，表征手段显示锗表面有着较合适的金属颗粒大小和分布密度。修饰后，相对于未修饰也未退火的器件，其窗口大大增加但保持性增加不是很明显。在具体两种金属修饰的情况，退火后Au修饰的器件由于程度不够性能改善不明显，而Ag修饰的器件由于Ag纳米颗粒的几乎完全氧化而失去作用。 本论文的工作验证和补充了对于锗纳米线合成的研究，同时也对本征锗纳米线电学性能研究和纳米线非易失性存储器的制备提供了新的方法和一定的参考依据。
【关键词】：锗纳米线 器件 非易失性存储器 退火 窗口 保持性
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB383.1;TP333
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 一维纳米材料的概述11-18
• 1.1.1 一维纳米材料的介绍11
• 1.1.2 一维纳米材料的制备方法11-15
• 1.1.3 一维纳米材料的特性和应用15-18
• 1.2 一维锗纳米线的研究现状18-21
• 1.2.1 一维锗纳米线合成与表征的研究现状18-19
• 1.2.2 一维锗纳米线应用的研究进展19-21
• 1.3 一维纳米材料场效应晶体管和非易失性存储器21-25
• 1.3.1 场效应晶体管和非易失性存储器的介绍21-23
• 1.3.2 一维纳米线场效应晶体管和存储器的研究介绍23-25
• 1.4 本论文的研究意义和主要内容25-27
• 1.4.1 研究意义25-26
• 1.4.2 主要内容26-27
• 第二章 实验手段27-36
• 2.1 实验手段介绍27-32
• 2.1.1 锗纳米线合成与表征手段27-30
• 2.1.2 锗纳米线非易失性存储器的制备手段30-31
• 2.1.3 锗纳米线非易失性存储器的测试手段31-32
• 2.2 锗纳米线器件的制备流程32-35
• 2.2.1 锗纳米线的合成和表面处理32-33
• 2.2.2 硅基片的清洗和锗线转移33
• 2.2.3 光刻工艺33-34
• 2.2.4 器件的后处理34-35
• 2.3 小结35-36
• 第三章 锗纳米线的合成与表征研究36-47
• 3.1 前言36-37
• 3.2 锗纳米线的制备37-39
• 3.2.1 锗纳米线的合成37-38
• 3.2.2 锗纳米线生长机制的解释38-39
• 3.3 锗纳米线的表征39-45
• 3.3.1 锗纳米线的表面形貌表征39-42
• 3.3.2 锗纳米线的晶体结构和化学成分表征42-44
• 3.3.3 锗纳米线的表面稳定性的研究44-45
• 3.4 小结45-47
• 第四章 基于本征锗纳米线的非易失性存储器研究47-57
• 4.1 前言47-48
• 4.2 器件的制备48-49
• 4.3 本征锗纳米线非易失性存储器的电学性能研究49-54
• 4.3.1 本征锗纳米线存储器的器件结构与工作原理49-51
• 4.3.2 本征锗纳米线存储器的电学性能51-54
• 4.4 本征锗纳米线形貌、结构与表面化学态对器件性能影响的研究54-56
• 4.4.1 本征锗纳米线的形貌与结构对器件性能的影响54-55
• 4.4.2 本征锗纳米线表面化学态对器件的影响55-56
• 4.5 小结56-57
• 第五章 基于金属纳米颗粒-锗纳米线复合体的非易失性存储器研究57-67
• 5.1 前言57-58
• 5.2 锗纳米线表面附载金属颗粒58-62
• 5.2.1 纳米线表面附载金纳米颗粒58-59
• 5.2.2 纳米线表面附载银纳米颗粒59-61
• 5.2.3 修饰后锗纳米线存储器的制备61-62
• 5.3 金属附载后锗纳米线非易失性存储器的电学性能62-66
• 5.3.1 附载金纳米颗粒后器件的电学性能62-64
• 5.3.2 附载银纳米颗粒后器件的电学性能64-66
• 5.3.3 两种器件电学性能的比较与分析66
• 5.4 小结66-67
• 第六章 全文总结67-69
• 参考文献69-80
• 攻读学位期间的科研成果80-81
• 致谢81-82

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