摻雜型SnO2憶阻器的制備與研究.pdf

1、隨著存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，制備一種性能更高的存儲(chǔ)器用以替代傳統(tǒng)存儲(chǔ)器，成為了一個(gè)現(xiàn)代科學(xué)研究方向，集成性上，它需達(dá)到動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的高密度，數(shù)據(jù)處理速度方面，也需超越靜態(tài)存儲(chǔ)器，同時(shí)還要如同F(xiàn)LASH閃存一般，具有非易失性，并且要兼容主流的生產(chǎn)工藝。近年來，阻變存儲(chǔ)器、磁阻式隨機(jī)存儲(chǔ)器、相變隨機(jī)存儲(chǔ)器、鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器等許多類型的存儲(chǔ)器在研究中得到物理實(shí)現(xiàn)。憶阻器自提出以來，因其小體積、高密度、低功耗等優(yōu)勢與眾多領(lǐng)域的應(yīng)用，引起了研究者的廣泛關(guān)注。

2、在此背景下，本論文采用溶膠凝膠法制備了摻雜型SnO2薄膜，利用真空蒸鍍制備Al點(diǎn)電極，分別研究了Mn摻雜SnO2、Cu摻雜SnO2、Co摻雜SnO2憶阻器的各項(xiàng)特性，并各項(xiàng)結(jié)果進(jìn)行對比與分析。主要內(nèi)容如下：
　?。?）選取五水合四氯化錫、無水乙醇配置前驅(qū)溶液，其中摻雜元素分別通過四水合氯化錳、二水合氯化銅、六水合氯化鈷攪拌均勻至溶膠溶液中。通過旋涂法將溶膠溶液涂覆于FTO導(dǎo)電玻璃上，在400oC的溫度下進(jìn)行退火，制得較為平整、均勻

3、的SnO2薄膜，并利用真空蒸鍍的方法在薄膜上沉積Al點(diǎn)電極，最終制得三層結(jié)構(gòu)的憶阻器。
　　（2）通過SEM、AFM、XRD等測試手段對摻雜型憶阻器分別進(jìn)行性能表征。發(fā)現(xiàn)，每次旋涂厚度基本保持固定，Mn、Cu摻雜對于厚度影響差異不大，Co摻雜形成的厚度較小。退火后的薄膜較為致密，Co摻雜形成的平整度最高。引入的摻雜元素并未改變SnO2原有的晶粒結(jié)構(gòu)，且摻雜都對晶粒的細(xì)化起到了促進(jìn)作用，但對結(jié)晶度有一定的抑制作用，縱向?qū)Ρ?，發(fā)現(xiàn)三種

4、摻雜對晶粒結(jié)構(gòu)影響差異不大。
　　（3）分別對Al/SnO2:Mn/FTO、Al/SnO2:Cu/FTO、Al/SnO2:Co/FTO結(jié)構(gòu)的憶阻器做了I-V測試。發(fā)現(xiàn)Set和Reset電壓隨著厚度的增大而增大，開關(guān)比也隨著厚度的增加而增加，且隨著測試次數(shù)的增加，Set電壓與Reset電壓都出現(xiàn)偏移。Mn摻雜的Set與Reset電壓都大于Cu摻雜。Co摻雜的開關(guān)比最小，且出現(xiàn)非對稱的開關(guān)阻性，這是由于Co摻雜導(dǎo)致薄膜內(nèi)部載流子不均勻

5、導(dǎo)致的。不同的摻雜使得開關(guān)比等性能發(fā)生變化，可能與摻雜后晶格的錯(cuò)配度有關(guān)。對比可發(fā)現(xiàn)，憶阻器存在一個(gè)厚度閾值，當(dāng)厚度過厚時(shí)，影響載流子在其中的移動(dòng)，使得開關(guān)阻性變小。Mn摻雜憶阻器的厚度閾值小于Cu摻雜，經(jīng)分析，可得Cu摻雜更有利于載流子的形成與移動(dòng)。論文還分析了Mn摻雜憶阻器與Cu摻雜憶阻器的載流子傳輸機(jī)制，得到Mn摻雜憶阻器的傳輸機(jī)制符合氧空位陷阱控制的電荷注入空間電荷限制電導(dǎo)理論模型，而Cu摻雜憶阻器的傳輸機(jī)制符合肖特基勢壘模型。