透明及柔性金屬氧化物薄膜阻變存儲(chǔ)器研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體工藝不斷向前推進(jìn)，尤其是進(jìn)入22nm工藝節(jié)點(diǎn)之后，浮柵、溝道和介電層等比例縮小帶來(lái)物理和技術(shù)上的極限，將使得硅基flash半導(dǎo)體存儲(chǔ)器面臨巨大的挑戰(zhàn)，發(fā)展新型非易失性存儲(chǔ)器迫在眉睫。作為下一代非易失性存儲(chǔ)器的有力競(jìng)爭(zhēng)者，阻變存儲(chǔ)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，擦寫速度快，功耗低等特點(diǎn)而獲得廣泛關(guān)注。然而隨著研究深入，阻變存儲(chǔ)器在阻變機(jī)制，阻變材料的選擇和制備等方面也遇到了不可回避的問題，這在一定程度上也限制了阻變存儲(chǔ)器的發(fā)展。本研究主要內(nèi)容包

2、括：
　?、叛芯苛俗枳儗又嘘庩?yáng)離子缺陷對(duì)阻變存儲(chǔ)器中電阻開關(guān)極性的影響。通過調(diào)控Al/ZnOx/Al結(jié)構(gòu)中ZnOx的氧含量，實(shí)現(xiàn)了其電阻開關(guān)極性從單極性到雙極性的轉(zhuǎn)變。在阻變材料ZnO濺射過程中，若純Ar氣氛中濺射，Al/ZnOx/Al表現(xiàn)出穩(wěn)定的單極性電阻開關(guān)特征，而隨著濺射氣氛中氧分壓增加，Al/ZnOx/Al結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出明顯的雙極性特征，并且隨著氧分壓的增大，結(jié)構(gòu)的高阻態(tài)電流明顯減小，開關(guān)比明顯增大。隨著電阻開關(guān)極性的轉(zhuǎn)變，A

3、l/ZnOx/Al結(jié)構(gòu)中的高阻態(tài)電流-電壓曲線特征以及載流子輸運(yùn)特征也明顯不同。其中在單極性電阻開關(guān)中，開關(guān)前后載流子輸運(yùn)特征符合歐姆傳導(dǎo)，而在雙極性結(jié)構(gòu)中，高阻態(tài)下的載流子輸運(yùn)特征則表現(xiàn)出空間電荷限制電流傳導(dǎo)特征。結(jié)合薄膜的熒光光譜研究結(jié)果，表明材料中出現(xiàn)的鋅填隙和氧填隙分別是引起單極性和雙極性開關(guān)特征的直接原因，并重點(diǎn)討論了這兩種材料缺陷對(duì)Al/ZnOx/Al結(jié)構(gòu)I-V曲線和電輸運(yùn)的影響。
　　⑵透明阻變材料SnO2:Mn薄膜

4、的制備及Al/SnO2:Mn/FTO阻變存儲(chǔ)性質(zhì)。通過溶膠凝膠方法，制備了透明的SnO2:Mn薄膜，并將其用于Al/SnO2:Mn/FTO(F:SnO2)結(jié)構(gòu)的阻變存儲(chǔ)器件中，并研究了其阻變存儲(chǔ)性質(zhì)。結(jié)果表明 SnO2:Mn/FTO在可見光區(qū)域透過率大于75％。電阻開關(guān)過程中的I-V曲線表明，器件高阻態(tài)的電輸運(yùn)為界面阻擋層AlOx調(diào)制的空間電荷限制電流傳導(dǎo)。器件在+1 V和-1 V的開關(guān)比都超過了103，且其重置時(shí)間小于100 ns。<

5、br>　?、窃诘蜏貤l件下通過深紫外光化學(xué)激活溶膠凝膠制備得到金屬氧化物薄膜，并將其用于阻變存儲(chǔ)介質(zhì)。實(shí)驗(yàn)過程中深紫外光處理阻變層薄膜溫度為145℃，該溫度低于大部分塑料襯底的玻璃化溫度。實(shí)驗(yàn)中制備了基于ZnO和Mn摻雜ZnO的阻變存儲(chǔ)器件，并對(duì)相應(yīng)的電阻開關(guān)性質(zhì)以及電荷輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了研究。在高阻態(tài)的電荷傳輸符合Frenkel-Poole發(fā)射類型，在低阻態(tài)符合歐姆傳導(dǎo)定律。另外，在PET襯底利用深紫外光化學(xué)激活溶膠凝膠法制備了柔性ZnO薄