钛酸钡/镍酸钐异质结的阻变机理研究

论文摘要

如今,“大数据”,“云计算”,“人工智能”等关键词几乎已经成为当今科学技术发展的代名词。信息化、智能化已成为未来大势所趋。存储器作为信息的存储媒介,在集成电路中作用巨大。然而,未来需要存储的信息量越来越大,人们对器件的小型化要求却越来越高,这意味着集成电路的集成密度必须大幅度提高。然而传统的存储器工艺已经无法进一步使器件缩小,这意味着传统的存储方式已经跟不上未来科学技术发展的脚步,存储器的改良或改革已经势在必行。阻变随机存储器（Resistive RAMs,RRAMs）不仅可以满足技术发展产生的器件小型化需求,其良好的容错性,低功耗等优点都使其成为传统存储器的良好替代者。铁电RRAMs作为RRAMs中出色的一员,拥有良好的可靠性和保持性等性能,广受科研工作者们的热捧。为了更好地理解并研发铁电RRAMs,必须了解它们的RS（阻变）机理。然而铁电材料中的RS机制至今仍然存在争议。本文中,我们以钛酸钡（BaTiO3）铁电薄膜为典型,对它的RS机制进行了系统研究。为了得到合适的底电极,我们首先对镍酸钐（SmNiO3,SNO）进行了工艺优化,发现SNO的生长氧压对Au/Cr/BTO（BaTiO3）/SNO/LAO（LaAlO3）器件表现出来的电学特性有很大影响。我们在SNO氧压为3Pa的器件中测得了两种完全不同的电学特性。在其中一种电学特性中,I-V曲线上存在一个非常明显的跳变过程,我们猜测可能是与细丝有关。另外,在这种电学特性中,我们还通过调节限制电流实现了器件易失-非易失性能的转化。在另一种电学特性中,电流随电压连续变化,根据后面的实验我们推测它与BTO有关。在SNO氧压为13Pa和20Pa时,器件表现出良好的RS特性。综合我们对SNO/LAO氧压的优化结果,我们选择13Pa的SNO作为后面研究BTO的RS原理的底电极。为了确定铁电性对RS特性的影响,我们通过改变薄膜生长过程中的氧压(PO2)来控制Ti/Ba比值,从而制备了铁电和非铁电的BTO薄膜。通过压电力显微镜的测量,验证了在PO2≥3Pa条件下制备的BTO薄膜具有较好的铁电性,而在更低氧压下制备的薄膜铁电性消失。在具有铁电性的BTO的异质结中具有明显的RS特征,且电阻开关比可达104%,而具有非铁电性的BTO的异质结中,RS可以忽略不计。RS对铁电性的依赖很强,这是因为BTO中的RS是由铁电极化对BTO/SNO界面势垒和耗尽区域的调控产生的。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 贾梅秀

导师: 钟妮

关键词: 钛酸钡,镍酸钐,阻变,铁电

来源: 华东师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,工业通用技术及设备,无线电电子学

单位: 华东师范大学

分类号: O484;TN304.05

总页数: 79

文件大小: 5516K

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