Si薄膜和BFO薄膜阻變存儲特性研究.pdf

1、在過去的幾十年中，隨著對便攜式移動電子設備日益增長的需求，非易失性存儲器已被廣泛研究。以Flash存儲器為代表的傳統(tǒng)非易失性存儲器，面臨著許多技術(shù)挑戰(zhàn)和一些物理限制，如高編程電壓，低耐疲勞性，低寫入速度，隧穿氧化物的比例限制等問題。為了克服這些問題，許多新型非易失性存儲器已經(jīng)出現(xiàn)。其中阻變隨機存取存儲器(RRAM)，因為其結(jié)構(gòu)簡單，運行速度快，保持時間長，功耗低，引起人們的廣泛關(guān)注。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、挪捎蒙漕l等離子增強化

2、學氣相沉積技術(shù)在Pt襯底上沉積了氫化納米硅(nc-Si:H)薄膜，并制備了Ag/nc-Si:H/Pt結(jié)構(gòu)的器件。由XRD，拉曼光譜，傅里葉變換紅外光譜和高分辨透射電子顯微鏡對nc-Si:H薄膜的微觀結(jié)構(gòu)進行表征，結(jié)果顯示有納米晶鑲嵌在非晶基質(zhì)中。通過測試器件的I-V曲線，討論了nc-Si:H薄膜的阻變存儲特性及機制。該結(jié)構(gòu)的存儲器件呈現(xiàn)出穩(wěn)定的三阻態(tài)。高阻態(tài)(HRS)和中間態(tài)(IRS)的溫度依賴性都顯示出半導體行為，而低阻態(tài)(LRS)的

3、溫度依賴性表現(xiàn)出金屬特性。I-V曲線的擬合結(jié)果表明，HRS，IRS和LRS的導電機制分別為空間電荷限制電流(SCLC)，隧穿和歐姆特性。并認為表現(xiàn)出的IRS是由Si納米晶和其附近的離散Ag細絲造成的，表現(xiàn)出LRS是因為完整的Ag細絲的存在。離散Ag納米顆粒之間的Si納米晶有助于IRS時的電流傳輸。
　　⑵采用射頻磁控濺射技術(shù)制備了以BFO薄膜為介質(zhì)層的Ag/BFO/Pt結(jié)構(gòu)的阻變存儲器件，討論低限流下該器件的開關(guān)特性。結(jié)果表明：在

4、低至0.5μA的小限制電流下，該Ag/BFO/Pt結(jié)構(gòu)的器件具較好的I-V曲線，有較低的開關(guān)電壓，有較大的開關(guān)電阻比，比值超過20，具有較好的抗疲勞性，有效開關(guān)次數(shù)達100多次以上，有較好的保持特性，經(jīng)過1.8×104s以后，器件高、低阻態(tài)的電阻值無明顯變化。簡單分析了該Ag/BFO/Pt存儲器件的阻變開關(guān)機制，主要歸因于Ag導電細絲的形成與斷開。
　?、遣捎蒙漕l磁控共濺射技術(shù)生長了摻Ag的BFO薄膜，制備了Ag/BFO/Ag-B

5、FO/BFO/Pt結(jié)構(gòu)的阻變存儲器件，討論該器件的開關(guān)特性。結(jié)果表明，該Ag/BFO/Ag-BFO/BFO/Pt結(jié)構(gòu)的器件具有明顯的開關(guān)效應和較好的I-V重復性，開關(guān)電壓比較集中，有比值超過10的開關(guān)電阻比，具有較好的抗疲勞性，有效開關(guān)次數(shù)達110多次以上，有較好的保持特性，經(jīng)過近104s后，器件高、低阻態(tài)的電阻值無明顯變化。
　?、炔捎蒙漕l磁控濺射沉積了不同氧氣和氬氣氣氛下的BFO薄膜，制備了Ti/BFO/Pt結(jié)構(gòu)的阻變存儲器件