透明及柔性金屬氧化物薄膜阻變存儲器研究.pdf

1、隨著半導體工藝不斷向前推進，尤其是進入22nm工藝節(jié)點之后，浮柵、溝道和介電層等比例縮小帶來物理和技術上的極限，將使得硅基flash半導體存儲器面臨巨大的挑戰(zhàn)，發(fā)展新型非易失性存儲器迫在眉睫。作為下一代非易失性存儲器的有力競爭者，阻變存儲器具有結構簡單，擦寫速度快，功耗低等特點而獲得廣泛關注。然而隨著研究深入，阻變存儲器在阻變機制，阻變材料的選擇和制備等方面也遇到了不可回避的問題，這在一定程度上也限制了阻變存儲器的發(fā)展。本研究主要內(nèi)容包

2、括：
　　⑴研究了阻變層中陰陽離子缺陷對阻變存儲器中電阻開關極性的影響。通過調(diào)控Al/ZnOx/Al結構中ZnOx的氧含量，實現(xiàn)了其電阻開關極性從單極性到雙極性的轉(zhuǎn)變。在阻變材料ZnO濺射過程中，若純Ar氣氛中濺射，Al/ZnOx/Al表現(xiàn)出穩(wěn)定的單極性電阻開關特征，而隨著濺射氣氛中氧分壓增加，Al/ZnOx/Al結構表現(xiàn)出明顯的雙極性特征，并且隨著氧分壓的增大，結構的高阻態(tài)電流明顯減小，開關比明顯增大。隨著電阻開關極性的轉(zhuǎn)變，A

3、l/ZnOx/Al結構中的高阻態(tài)電流-電壓曲線特征以及載流子輸運特征也明顯不同。其中在單極性電阻開關中，開關前后載流子輸運特征符合歐姆傳導，而在雙極性結構中，高阻態(tài)下的載流子輸運特征則表現(xiàn)出空間電荷限制電流傳導特征。結合薄膜的熒光光譜研究結果，表明材料中出現(xiàn)的鋅填隙和氧填隙分別是引起單極性和雙極性開關特征的直接原因，并重點討論了這兩種材料缺陷對Al/ZnOx/Al結構I-V曲線和電輸運的影響。
　?、仆该髯枳儾牧蟂nO2:Mn薄膜

4、的制備及Al/SnO2:Mn/FTO阻變存儲性質(zhì)。通過溶膠凝膠方法，制備了透明的SnO2:Mn薄膜，并將其用于Al/SnO2:Mn/FTO(F:SnO2)結構的阻變存儲器件中，并研究了其阻變存儲性質(zhì)。結果表明 SnO2:Mn/FTO在可見光區(qū)域透過率大于75％。電阻開關過程中的I-V曲線表明，器件高阻態(tài)的電輸運為界面阻擋層AlOx調(diào)制的空間電荷限制電流傳導。器件在+1 V和-1 V的開關比都超過了103，且其重置時間小于100 ns。<

5、br>　?、窃诘蜏貤l件下通過深紫外光化學激活溶膠凝膠制備得到金屬氧化物薄膜，并將其用于阻變存儲介質(zhì)。實驗過程中深紫外光處理阻變層薄膜溫度為145℃，該溫度低于大部分塑料襯底的玻璃化溫度。實驗中制備了基于ZnO和Mn摻雜ZnO的阻變存儲器件，并對相應的電阻開關性質(zhì)以及電荷輸運性質(zhì)進行了研究。在高阻態(tài)的電荷傳輸符合Frenkel-Poole發(fā)射類型，在低阻態(tài)符合歐姆傳導定律。另外，在PET襯底利用深紫外光化學激活溶膠凝膠法制備了柔性ZnO薄