TiO2薄膜的制備及其MIT特性研究.pdf

1、近幾年，新型非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，例如RRAM(Resistive Random Access Memory，RRAM)，在下一代存儲(chǔ)設(shè)備中的應(yīng)用中引起了廣泛的關(guān)注。基于二元過渡金屬氧化物材料的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，表現(xiàn)出功耗低、尺寸小、存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)簡單、讀寫能力更快，與CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)兼容性更好等特性。
　　 本論文主要研究TiO2薄膜的電阻開關(guān)特性

2、。采用超高真空多功能磁控濺射系統(tǒng)制備TiO2納米顆粒薄膜，并利用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope，AFM)，X射線衍射儀(X-ray Diffraction，XRD)，半導(dǎo)體參數(shù)分析儀(Semiconductor Parameter Analyzer，SPA)等分別對其表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)、開關(guān)特性進(jìn)行表征分析。
　　 首先，本文研究了基底溫度變化對TiO2薄膜結(jié)構(gòu)和開關(guān)特性的影響。電學(xué)測試表明，隨著基

3、底溫度從200℃增加至300℃，薄膜從低阻態(tài)到高阻態(tài)的過程逐漸變得不穩(wěn)定，最后在300℃時(shí)阻變可逆性消失。室溫生長的薄膜表現(xiàn)出穩(wěn)定的阻變過程，350℃生長的TiO2薄膜與室溫生長的相比，表現(xiàn)出更穩(wěn)定的reset過程，且set和reset電壓分別為0.58V和0.45V。
　　 其次，研究了不同的氧氬比對氧化鈦薄膜電阻開關(guān)特性的影響。電學(xué)測試表明氧含量為10％的薄膜樣品表現(xiàn)出相對穩(wěn)定的電阻開關(guān)特性，并出現(xiàn)了可重復(fù)的單雙極轉(zhuǎn)變特性。

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　　 最后，研究了不同的下電極材料對TiO2薄膜阻變極性和開關(guān)機(jī)制的影響。研究發(fā)現(xiàn)，由于Cu與TiO2形成較高的肖特基勢壘，Cu/TiO2/Cu結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定可逆的單極阻變特性，并且兼有SCLC和肖特基發(fā)射兩種機(jī)制。由于Ag與TiO2形成較低的肖特基勢壘，實(shí)驗(yàn)只觀測到Cu/TiO2/Ag結(jié)構(gòu)的雙極阻變現(xiàn)象。對于Al，由于界面處的氧化還原反應(yīng)，沒有發(fā)生電阻的轉(zhuǎn)變。Cu/TiO2/W器件在兩次switching之后，薄膜表現(xiàn)為歐姆特