氧化物電致阻變薄膜及其電容的制備與性能研究.pdf

1、近年來，由于現(xiàn)有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)缺陷和其物理極限的限制，開發(fā)各種新型非揮發(fā)性存儲(chǔ)器成為全球研究熱點(diǎn)。其中，電致阻變存儲(chǔ)器(RRAM)因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單元面積小、低功耗及非揮發(fā)性等優(yōu)點(diǎn)，成為該領(lǐng)域的研發(fā)重點(diǎn)。ZnO基薄膜因具有良好的光學(xué)和阻變性能，成為制備透明阻變器件的重要材料之一。
　　本文采用溶膠-凝膠(Sol-gel)工藝在氧化銦錫(ITO)玻璃襯底上制備ZnO、Mg摻雜ZnO和ZnMnO3阻變薄膜及阻變電容。系統(tǒng)研究了退火

2、溫度、旋涂層數(shù)、溶膠濃度及摻雜對(duì)ZnO薄膜晶相結(jié)構(gòu)、表面形貌、阻變性能和疲勞特性的影響，并探討了阻變和導(dǎo)電機(jī)制。
　　結(jié)果表明：在350℃~520℃內(nèi)，ZnO薄膜表面平整，且較為致密，無明顯缺陷；退火溫度對(duì)阻變性能和疲勞特性都會(huì)產(chǎn)生影響，退火溫度為350℃的Ag/ZnO/ITO阻變電容具有最大無疲勞循環(huán)次數(shù)和最小的Vreset和Vset，并具有較高的RHRS/RLRS；隨著鍍膜層數(shù)的增加，Ag/ZnO/ITO阻變電容的無疲勞循環(huán)次

3、數(shù)有所增多，但RHRS/RLRS、RHRS和Vset卻逐漸減??；隨Mg摻雜 ZnO(MZO)溶膠濃度的升高，Ag/MZO/ITO阻變電容的Vreset和Vset隨之升高，但RHRS/RLRS卻有所下降；隨著Mg摻雜量的增加，MZO薄膜(002)衍射峰向大角度偏移，表面平整性降低，Ag/MZO/ITO阻變電容的RHRS/RLRS、RHRS和Vset隨Mg摻雜量的增加而增大，然而無疲勞循環(huán)次數(shù)卻隨Mg摻雜量的增加而下降；通過LogI-Log

4、U特性及其擬合曲線分析可知，ZnO及其摻雜阻變薄膜在LRS時(shí)，導(dǎo)電機(jī)制主要為歐姆傳導(dǎo)；HRS時(shí)，高、低電壓區(qū)域電壓與電流的變化關(guān)系不同，在低電壓區(qū)主要遵循歐姆傳導(dǎo)，高電壓區(qū)域電流與電壓的二次方成正比，符合SCLC理論電流與電壓的關(guān)系，HRS高電壓區(qū)域的導(dǎo)電機(jī)制以SCLC效應(yīng)為主導(dǎo)。
　　退火溫度對(duì)ZnMnO3薄膜結(jié)構(gòu)和阻變性能的研究表明：隨退火溫度的增加，ZnMnO3薄膜的晶粒尺寸增大，晶界減少，致密度和質(zhì)量得到進(jìn)一步提高，進(jìn)而使