二维MoS_2及TiS_2阻变存储器研究

发布时间：2020-11-01 08:30

　　 随着信息技术和人工智能的不断发展,大数据的爆发促使人们对于大数据的存储需求不断增加,而大量的数据存储需要建立在高性能大容量的信息存储器件上。非挥发性存储器由于器件断电数据不消失,存储容量大等特点,具有成为大数据存储器件的潜力。阻变式随机存储器(Resistive random access memory,RRAM)为新型非挥发性存储器,兼具读写速度快(ns量级)、功耗低、密度高等优势具备成为大容量存储器件的潜力。目前,二维材料阻变存储器具有功耗低(V_(SET)≤3 V)、体积小和柔韧性优良等优势,吸引了众多研究者的目光,但是二维材料阻变存储器的阻变机理尚不清晰,器件的稳定性和循环特性较低。基于以上因素,本文主要研究影响二维材料(MoS_2和TiS_2)阻变存储器阻变性能的因素,旨在提高器件阻变性能实现器件低功耗和高窗口值的特性。本论文第一步研究聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinyl pyrrolidone,PVP)膜的阻变性能。通过研究不同的实验制备参数对器件Al/PVP/ITO/PET阻变性能的影响,最终得出最优实验制备参数并制备出无阻变现象的Al/PVP/ITO/PET器件,为下一步对Al/MoS_2PVP/ITO/PET阻变器件阻变性能的研究做充分的准备工作。第二步通过水热法合成二维过渡金属硫化物二硫化钼(Molybdenum disulphide,MoS_2)颗粒。用液相超声的方法剥离出单层或者少层的MoS_2纳米片并对剥离后的MoS_2纳米片进行物性表征。在氧化铟锡(ITO)衬底上旋涂MoS_2PVP溶液的方法制备阻变层并在阻变层上蒸镀Al作为顶电极,最终完成Al/MoS_2PVP/ITO/PET阻变器件。通过对器件三种不同的阻变现象(典型的阻变现象、非对称的阻变现象和阈值开关现象)电学性能和导电机制分析,得出器件三种不同阻变现象的原因。研究结果表明,MoS_2PVP中存在三种不同的晶界(Grain boundaries,GBs),分别为intersecting GB、bisecting GB和bridge GB。三种晶界随机形成三种不同类型的由MoS_2纳米片中的硫空位和PVP中的硫离子组成的导电细丝(Conductive filaments,CFs)。这些不同类型的导电细丝形成和断裂导致器件呈现不同的阻变现象,且intersecting GB是器件呈现典型阻变现象的原因。为了验证猜想,在MoS_2PVP和ITO层间加入一层PVP层,制备阻变器件结构为Al/MoS_2PVP/PVP/ITO/PET。实验结果表明当增加intersecting GB数量时,器件呈现典型阻变现象的几率明显上升。由此得出结论并总结出方法:通过在底电极和阻变层之间加一层PVP层可以有效的增加器件呈现阻变现象的几率。由于Al/MoS_2PVP/ITO/PET阻变器件功耗较高,为了进一步解决阻变器件功耗等问题,本文第三步研究了不同的制备参数(剥离溶剂种类、电极尺寸、器件结构、溶液配比和限制电流)对器件Al/TiS_2PMMA/ITO/PET阻变性能的影响。通过液相超声法获得单层或多层的二硫化钛(Titanium disulfide,TiS_2)纳米片并对TiS_2纳米片进行物性表征。用在ITO衬底上旋涂TiS_2PMMA溶液的方法制备阻变层并在阻变层上蒸镀Al作为顶电极,最终完成Al/TiS_2PMMA/ITO/PET阻变器件。通过对比实验结果可知,当使用N,N-二甲基甲酰胺(DFM)溶液作为剥离溶剂时,器件可以实现低功耗(施加电压范围为-1 V~1 V、限制电流为10~(-5) A)。通过改变器件的电极尺寸可以改变器件的窗口值的大小。当在底电极和阻变层之间加一层PMMA膜时,可以提高器件高阻态,进一步增加器件窗口值。没有阻变现象的PMMA层可以使器件具有较高的阻值,同时也伴随着器件功耗升高(电压范围为-4 V~4 V,限制电流在10~(-5) A)。通过改善溶液配比浓度使器件达到低功耗和高窗口值的功能,对Al/TiS_2PMMA/ITO/PET器件性能更进一步的优化,优化后的器件(Al/TiS_2PMMA/ITO/PET)工作电压范围为-2 V~2 V且窗口值明显增加(1.46?10~3)。虽然优化后的器件窗口值升高,但是器件仍然没有表现出来典型阻变现象。最后通过增加施加在电极上的限制电流大小,成功获得具有高窗口值的阻变现象。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP333
【部分图文】：

日粮中 uNDF 不能被微生物降解，覆盖 pdNDF 的表面，对瘤胃食团中的pdNDF 形成包被阻挡了纤维分解菌与 pdNDF 的接触，从而降低 NDF 的消化率。图1 饲料在体外发酵30、120、和240 h NDF 的消化率及 NDF 池Figure1 Forage in vitro30, 120 and 240 h NDF digestibility and NDF pool1.3.3 粗饲料的加工方式对 NDF 消化率的影响除粗饲料自身因素影响其 NDF 消化率之外，粗饲料的加工方式同样也能够影响 NDF 消化率。目前，常用的粗饲料加工方式主要包括物理处理、化学处理

ItemTemperature(℃)Increased speed（℃/min）Reserved time（min）初始温度initial temperature50 0 0第一阶段190 25 5The first stage第二阶段200 10 5The second stage第三阶段220 10 8The third stage2.2.1.3 qPCR 的条件和反应体系及引物序列质粒 DNA 获取方法参考王庆红[131]。微生物绝对定量利用实时荧光定量仪（Bio-Rad Laboratories Inc.Hercules, CA, USA）进行测定。反应体系：上下游引物各 0.6μL，酶 SYBRPremixExTaqIIkit（TaKaRa,Dalian,China）10μL，ddH2O7.8 μL，样品 DNA 1 μL。反应程序：95℃预变性 3 min，95℃变性 10 s，62.5℃退火 30 s，72℃延伸 30 s，40 个循环(图 3)。扩增细菌所需引物见表 2-7。
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本文编号：2865284