BiFeO3薄膜阻變性能的研究.pdf

1、目前，F(xiàn)lash閃存是當(dāng)今最流行的非易失性存儲(chǔ)器。但現(xiàn)在 Flash技術(shù)已經(jīng)開始面臨各種瓶頸，比如操作速度慢、存儲(chǔ)密度低、操作電壓高、尺寸難以縮小。為了尋找一種具備高密度、低功耗、高速度、低成本的存儲(chǔ)器件，科學(xué)家們對(duì)下一代新型非易失性存儲(chǔ)器進(jìn)行了大量研究，包括磁存儲(chǔ)器、鐵電存儲(chǔ)器、相變存儲(chǔ)器和阻變存儲(chǔ)器。其中，阻變存儲(chǔ)器（RRAM）通過外加電壓，可以使這種存儲(chǔ)器件單元的電阻能夠在高阻態(tài)與低阻態(tài)之間轉(zhuǎn)換。與其他三類非易失性存儲(chǔ)器相比，阻變

2、存儲(chǔ)器不僅結(jié)構(gòu)簡單、操作速度快、功耗小，而且還能解決尺寸縮小的問題，同時(shí)在保持特性以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上都表現(xiàn)的非常優(yōu)秀。此外，阻變存儲(chǔ)器可以實(shí)現(xiàn)三維高密度集成，已成為新型非易失性存儲(chǔ)器的有力競爭者。鐵酸鉍BiFeO3作為被發(fā)現(xiàn)具有阻變現(xiàn)象的材料之一，因其在非易失性存儲(chǔ)器中的潛在應(yīng)用而受到廣泛關(guān)注。
　　本文通過脈沖激光沉積法（PLD）在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制備了鐵酸鉍（BiFeO3）為阻變層的薄膜阻變存儲(chǔ)器單元。對(duì)BiFeO

3、3薄膜的物相成分、微觀形貌和電學(xué)性能進(jìn)行了表征，通過系列實(shí)驗(yàn)，研究了沉積溫度、氧分壓和薄膜厚度對(duì)BiFeO3結(jié)構(gòu)和性能的影響，通過優(yōu)化制備工藝，在625℃、1.5Pa環(huán)境下生長出具有純相、結(jié)構(gòu)致密、具有良好阻變效應(yīng)的BiFeO3薄膜。電學(xué)性能測試表明鐵酸鉍薄膜具有明顯的雙極性阻變行為，高低阻態(tài)保持時(shí)間均達(dá)到104s量級(jí)，經(jīng)過多次直流掃描翻轉(zhuǎn)后仍然具有穩(wěn)定的阻變特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在BiFeO3薄膜生長過程中，沉積溫度、氧分壓和薄膜厚度都

4、對(duì)BiFeO3薄膜的結(jié)構(gòu)和阻變性能有著重要的影響。在低溫或高溫下，BiFeO3結(jié)晶度不好，導(dǎo)致薄膜不夠致密，阻變性能較差。氧分壓過低或過高時(shí)，導(dǎo)致BiFeO3薄膜內(nèi)部氧空位的數(shù)量過少或過多，從而影響B(tài)iFeO3的阻變性能。隨薄膜厚度的增加，BiFeO3的阻變性能有越來越好的趨勢，但考慮到對(duì)器件存儲(chǔ)密度的影響，需要尋找合適的厚度。
　　盡管BiFeO3薄膜的阻變性能已經(jīng)被多次報(bào)道過，但其電阻轉(zhuǎn)換的機(jī)制卻很少被人們所關(guān)注，這嚴(yán)重影響了