锰锌化合物电致阻变薄膜及其异质结的制备与性能研究.pdf

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1、密级桂林电子科技大学硕士学位论文（全日制专业学位硕士）题目锰锌化合物电致阻变薄膜及其异质结的制备与性能研究(英文)Studyonpreparationandpropertiesofmanganese-basedcompoundsandzinc-basedcompoundsresistanceswitchingthinfilmsandheterostructures研究生学号:1208520411研究生姓名:韦长成指导教师姓名、职务:王华教授申请学位门类:工学学科、专业名称:材料工程提交论文日期:2014年10月论文答辩日期:2014年12月

2、万方数据万方数据摘要摘要随着科学技术的迅猛发展，传统的非易失性存储器(NVW)硅基flash存储器遇到了尺寸无法继续缩小的瓶颈，已经限制了flash存储器的进一步发展。因此，寻找下一代非易失性存储器得到了广泛的关注与研究。阻变存储器(RRAM)由于具有低功耗，高存储密度，高操作速度，耐疲劳，长保持，多级存储，与CMOS工艺兼容等优点，使其成为下一代NVW的强有力的竞争者。++本文采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)在p-Si或Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了Mg0.2Zn0.8O、La0.67Ca0.33MnO3、Mg0.2Zn0.

3、8O/La0.67Ca0.33MnO3、Mg0.2Zn0.8O/ZnMn2O4薄膜，利用XRD与SEM对薄膜进行表征。以各薄膜为基础，构建了不同结构的阻变器件，研究了各器件的阻变性能。主要内容和成果如下：++(1)研究了退火温度对Ag/Mg0.2Zn0.8O/p-Si器件的阻变性能影响。不同退火温度得到的器件都具有优异的双极性电阻开关特性。器件在高阻态的导电机制为肖特基势垒发射，在低阻态的导电机制为导电细丝传导。经过100次循环测试后，不同温度退火的器件均无明显的阻变特性。++(2)研究了退火温度对Ag/La0.67Ca0.33MnO3/p

4、-Si器件的阻变性能的影响。不同温度退火的器件具有双极性的开关特性，器件在高阻态的导电机制遵循肖特基势垒发射，在低阻态的导电机制为SCLC。通过1000次循环测试可知，650℃和700℃退火的器件比经600℃和750℃退火的器件具有更好的抗疲劳特性。随着退火温度的增加，器件的置位电压改变不大，复位电压变小，分布变集中。++(3)在p-Si衬底上制备了具有优异双极性电阻开关特性的++Ag/MZO/LCMO/p-Si异质结构器件。器件表现出优异的、多级的电阻开关特性。器件在高阻态与低阻态的导电机制分别为肖特基势垒发射与SCLC。经过循环测试，器

5、件表现出良好的抗疲劳特性与保持特性。置、复位电压分布较集中。以Pt/TiO2/SiO2/Si为衬底制备了Ag/MZO/LCMO/Pt器件与Ag/LCMO/MZO/Pt器件，由于器件的堆叠顺序不同，得到了两种不同类型的开关类型，器件的置、复位电压相差较大，两种结构器件的导电机制也不同，其抗疲劳特性也有差异。++(4)以p-Si为衬底制备了具有双极性与多级电阻开关特性的++Ag/Mg0.2Zn0.8O/ZnMn2O4/p-Si异质结构器件。器件在高、低阻态的导电机制分别为6肖特基势垒发射和SCLC。器件经过1000次循环测试和10s测试后，高、

6、低阻态阻值无明显变化，表现出了良好的抗疲劳特性和保持特性。统计了器件的100次置、复位电压分布可得：器件的置位电压较小，复位电压较大。关键词：溶胶-凝胶；器件；异质结*本项研究得到国家自然科学基金（No.51262003）的资助I万方数据AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofthescienceandtechnology,thetraditionalnon-volatilememories(NVM)Flashmemorydevicesbasedonsiliconsufferfromthephysi

7、callimitscalingproblem,whichhaslimitedthefuturedevelopmentofNVM.Hence,searchingforthenextgenerationNVWhasbeenwidelyconcernedandstudied.Resistancerandomaccessmemory(RRAM)isconsideredofthepowerfulcandidatesforthenextgenerationofNVWdevicesduetothelowpowerconsumption,highinteg

8、rationdensity,highoperationspeed,excellentdurability,longretention,multistateswitchingand