基于氧化锌纳米材料的阻变存储器研究

发布时间：2017-09-26 15:24

  本文关键词：基于氧化锌纳米材料的阻变存储器研究

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【摘要】：由金属-氧化物-半导体构成的浮动栅极硅基Flash存储器,因其高存储密度和低能耗,成为当前最先进非易失性存储器的代表,占据存储器市场份额的百分之四十。但Flash存储器也存在明显的不足,比如低操作速度、低耐久性、高写入电压。同时,因物理极限导致的大漏电流,在不久的将来,可能会使Flash存储器达到集成极限。为了克服Flash存储器的不足,新型非易失性存储器应运而生。其中,非易失性阻变存储器(RRAM)以存储密度高、操作速度快、稳定性好等优点,将成为主流存储器的有力竞争者。本文介绍了新型非易失性存储器和非易失性阻变存储器出现的背景、研究现状及存在的问题；制备了基于ZnO纳米线及纳米薄膜的阻变存储器件单元；通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、光致荧光、X射线衍射等手段,进行表征分析；并对基于ZnO纳米线及纳米薄膜的阻变存储器进行了测试和分析,对阻变现象和阻变机理进行了研究。本文得到的结论如下：1.在基于ZnO纳米线的Au/ZnO/Au器件中,出现了双极性的电阻转变,ZnO纳米线表面氧空位的移动在阻变中起到了重要的作用。在器件性能方面,其阻变电压较高、循环稳定性和阻态保持时间尚不理想,还需要研究改善。2.在基于ZnO纳米薄膜的Ti/ZnO/Pt器件中,出现了双极性的电阻转变,其阻变行为是由ZnO纳米薄膜中氧空位的迁移导致。器件具有相对较高的电阻开关比,而循环稳定性和阻态保持时间则需要提高。同时发现,在薄膜厚度为35nm时出现阻变行为,90nm时未发现阻变行为,可见薄膜厚度对阻变现象有重要影响。
【关键词】：非易失性存储器 非易失性阻变存储器 ZnO纳米材料 阻变现象 阻变机理
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;TP333
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-30
• 1.1 引言11
• 1.2 半导体存储器11-13
• 1.2.1 半导体存储器的发展现状11-12
• 1.2.2 半导体存储器面临的局限12-13
• 1.3 新型非易失性存储器13-16
• 1.3.1 铁电存储器13-14
• 1.3.2 相变存储器14
• 1.3.3 磁阻存储器14-15
• 1.3.4 阻变存储器15-16
• 1.4 非易失性阻变存储器16-27
• 1.4.1 阻变现象16-17
• 1.4.2 阻变机理17-22
• 1.4.3 阻变材料22-23
• 1.4.4 器件参数23-27
• 1.5 ZnO的结构、性质以及在阻变存储器中的应用27-28
• 1.5.1 ZnO的结构、性质27-28
• 1.5.2 ZnO在阻变存储器中的应用28
• 1.6 本文的选题依据和研究内容28-30
• 第二章 基于ZnO纳米材料的阻变存储器制备和表征30-37
• 2.1 实验材料和仪器设备30
• 2.1.1 实验材料30
• 2.1.2 仪器设备30
• 2.2 基于ZnO纳米材料的阻变存储器制备30-32
• 2.2.1 基于ZnO纳米线的阻变存储器制备30-31
• 2.2.2 基于ZnO纳米薄膜的阻变存储器制备31-32
• 2.3 表征分析32-36
• 2.3.1 扫描电子显微镜32-34
• 2.3.2 透射电子显微镜34
• 2.3.3 光致荧光34-35
• 2.3.4 X射线衍射35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 基于ZnO纳米材料阻变存储器的电学特性测试和分析37-50
• 3.1 基于ZnO纳米线阻变存储器的电学特性测试和分析37-42
• 3.1.1 测试过程和结果37-38
• 3.1.2 测试结果分析38-42
• 3.2 基于ZnO纳米薄膜阻变存储器的电学特性测试和分析42-49
• 3.2.1 测试过程和结果42-44
• 3.2.2 测试结果分析44-49
• 3.3 本章小结49-50
• 第四章 总结与展望50-51
• 参考文献51-55

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本文编号：924265