脈沖激光沉積制備氧化鈦薄膜及其阻變效應(yīng)的研究.pdf

1、阻變存儲器作為下一代非易失性存儲器的有力競爭者之一，在最近十多年來吸引了廣泛的關(guān)注。作為阻變存儲器的核心，阻變材料的阻變性能和阻變機制一直是相關(guān)研究方向中的熱點問題。本文采用脈沖激光沉積（Pulsed Laser Deposition，PLD）技術(shù)在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制備了TiO2為功能層的薄膜型阻變存儲器單元。本論文通過控制 TiO2薄膜的沉積和退火工藝條件改變 TiO2薄膜中的氧空位缺陷，測試TiO2阻變效應(yīng)和制備工藝

2、的關(guān)系，系統(tǒng)分析TiO2薄膜的導(dǎo)電機制，結(jié)合XPS分析等手段討論了TiO2薄膜的阻變模型。
　　（1）論文首先通過脈沖激光沉積技術(shù)在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制備TiO2為功能層的薄膜型阻變存儲器單元。采用 X射線衍射（XRD）、原子力顯微鏡（AFM）、掃描電子顯微鏡（SEM）等手段，分析了氧分壓、沉積溫度、激光能量等制備工藝對TiO2薄膜結(jié)構(gòu)的影響。通過電流-電壓（I-V）測試研究阻變開關(guān)比與沉積工藝的關(guān)系，觀察到不需要電

3、形成過程及開關(guān)比1000倍的阻變現(xiàn)象，確定了優(yōu)化的TiO2沉積工藝：溫度為600℃、沉積氧分壓為10Pa、激光能量為150 mJ。
　?。?）基于上述優(yōu)化制備工藝，進一步通過系統(tǒng)地調(diào)控原位退火氧分壓，在TiO2薄膜中得到開關(guān)比50000倍非對稱的雙極性阻變行為。通過控制退火氧分壓，顯著提高了TiO2薄膜I-V曲線的一致性。在10Pa退火條件下制備的TiO2薄膜經(jīng)過1500次翻轉(zhuǎn)仍然具有良好的一致性。
　?。?）最后，通過測試

4、不同電極面積I-V曲線、不同溫度下的I-V曲線，并對I-V曲線進行擬合分析TiO2阻變薄膜的導(dǎo)電機理，采用上述方法制備的TiO2阻變效應(yīng)是受空間電荷限制電流模型（SCLC）和肖特基發(fā)射模型（SE）控制產(chǎn)生。
　　綜上所述，本文通過系統(tǒng)研究TiO2薄膜的PLD沉積工藝，控制 TiO2薄膜的原位退火工藝，制備出 TiO2阻變薄膜材料，分析了薄膜阻變開關(guān)比與制備工藝的關(guān)系。導(dǎo)電機制分析表面所制備 TiO2薄膜的阻變機制為界面型，具有較好