碳納米管電極基阻變存儲(chǔ)器的特性研究.pdf

1、近年來，具有高密度、高速度和低功耗等特點(diǎn)的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器件在存儲(chǔ)器的發(fā)展過程當(dāng)中占據(jù)著越來越重要的地位。而在眾多的新型非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中，阻變存儲(chǔ)器展現(xiàn)出優(yōu)越的微型化潛能、較快的工作速率、較低的能量功耗及較高的擦寫次數(shù)等優(yōu)勢，故其被認(rèn)為是取代傳統(tǒng)存儲(chǔ)器的最有利競爭者之一。隨著器件的特征尺寸逐漸減小，碳納米管優(yōu)越的電學(xué)、熱學(xué)性能及納米量級(jí)的尺寸對(duì)于解決阻變存儲(chǔ)器尺寸限制提供了途徑。因此本文主要對(duì)碳納米管電極在阻變存儲(chǔ)器件中應(yīng)用進(jìn)行了探索，具

2、體內(nèi)容如下：
　　本文通過熱 CVD的方法，主要從襯底退火工藝、催化劑的選擇、CH4/H2流量比、生長時(shí)間和生長溫度等方面對(duì)碳納米管的橫向生長工藝進(jìn)行了探索和優(yōu)化。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出當(dāng)退火環(huán)境為500sccm O2，退火溫度為900℃、退火時(shí)間為8h時(shí)，襯底的均方根粗糙度最小，最有利于CNTs的生長；當(dāng)催化劑為1 nm Ni，CH4：H2=500:60，生長溫度為900℃，生長時(shí)間為40min時(shí)，橫向碳納米管的生長質(zhì)量相對(duì)最高，最有

3、利于充當(dāng)阻變存儲(chǔ)器件的電極材料。并在該工藝條件基礎(chǔ)上成功制備了HfO2/CNTs結(jié)構(gòu)阻變存儲(chǔ)器件。
　　基于HfO2/CNTs結(jié)構(gòu)阻變存儲(chǔ)器件，主要研究了Ta、Ti、Cu和Al四種不同金屬上電極對(duì)HfO2/CNTs結(jié)構(gòu)阻變器件性能的影響。通過對(duì)四種結(jié)構(gòu)器件I-V特性的研究，發(fā)現(xiàn)所有器件都為典型的雙極性阻變特性，并都具有自限流特性，其中 Al/HfO2/CNTs結(jié)構(gòu)器件具有最低的功耗(Ireset=130 nA)及相對(duì)最好的阻變性能

4、(自限流、forming-free和低阻態(tài)非線性等)。這也表明Al/HfO2/CNTs結(jié)構(gòu)器件在高密度存儲(chǔ)領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力。
　　在Al/HfO2/CNTs結(jié)構(gòu)器件的基礎(chǔ)上，本文還對(duì)該結(jié)構(gòu)器件的阻變層HfO2厚度及催化劑線條的進(jìn)行了優(yōu)化。此外，通過與Al/HfO2/Ti結(jié)構(gòu)器件阻變性能的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)碳納米管電極在器件的自限流、超低功耗和低阻態(tài)非線性等阻變特性中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
　　最后，對(duì) Al/HfO2/CNTs結(jié)構(gòu)器