基于電化學(xué)沉積法的碲化鉍納米材料的可控制備與表征.pdf

1、作為下一代半導(dǎo)體非易失性存儲(chǔ)器，相變存儲(chǔ)器具有讀寫(xiě)速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，特別是在器件特征尺寸微縮方面的優(yōu)勢(shì)尤為突出，是最好的閃存器件替代者之一。相變存儲(chǔ)器存儲(chǔ)信息的原理是利用相變材料可以在非晶態(tài)（高阻態(tài)）和晶態(tài)（低阻態(tài)）之間可逆轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中，相變材料從晶態(tài)變化成非晶態(tài)這一過(guò)程稱之為RESET過(guò)程，RESET電流過(guò)大是相變存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中面臨的瓶頸問(wèn)題。碲化鉍（Bi2Te3）是一種重要的相變材料，具有低熔點(diǎn)、高導(dǎo)電性和低熱導(dǎo)率

2、等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)低電流相變存儲(chǔ)器具有重要意義。此外，隨著存儲(chǔ)密度的不斷提升，納米相變材料的小尺寸效應(yīng)等作用將引起器件操作電流顯著降低。
　　本文主要研究了利用電化學(xué)沉積法在不同的基底上分別得到碲化鉍薄膜、納米線以及納米管，并對(duì)其形貌組分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征和分析。
　　首先，我們?cè)贔TO導(dǎo)電玻璃上采用電化學(xué)沉積法進(jìn)行碲化鉍薄膜制備的研究，得到了電化學(xué)沉積碲化鉍的最佳工藝參數(shù)，為沉積碲化鉍納米線和納米管打下基礎(chǔ)。在電解液成分相同的情況

3、下，研究了不同電流下薄膜表面形貌的差異以及電流對(duì)薄膜組分的影響，得出當(dāng)電流密度為2.5mA/cm2時(shí)能夠得到符合化學(xué)計(jì)量比的碲化鉍薄膜。
　　然后，我們根據(jù)FTO導(dǎo)電玻璃上沉積碲化鉍薄膜的工藝參數(shù)，在多孔氧化鋁模板里進(jìn)行碲化鉍納米線制備的研究。本文先采用兩步陽(yáng)極氧化法制備多孔氧化鋁模板，去除多孔氧化鋁阻擋層并且蒸鍍一層金電極，然后利用薄膜沉積實(shí)驗(yàn)得到的參數(shù)進(jìn)行恒電流密度電化學(xué)沉積，得到了高密度，大長(zhǎng)徑比，高度有序的碲化鉍納米線陣列

4、。實(shí)驗(yàn)制備的碲化鉍納米線利用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、能量色散X射線光譜儀、透射電子顯微鏡對(duì)其形貌結(jié)構(gòu)組分進(jìn)行了表征和測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明納米線的直徑與模板的孔徑一致，連續(xù)、均勻、致密，具有單晶或者多晶的結(jié)構(gòu)，不同的單晶納米線沿著不同的晶向生長(zhǎng)。
　　由于制備多孔氧化鋁模板需要去除鋁基底，工藝較繁瑣而且良率不高，為了簡(jiǎn)化工藝，我們采用階降電流法減薄多孔氧化鋁阻擋層，結(jié)果得到了具有中間厚、邊緣薄結(jié)構(gòu)的阻擋層，在這個(gè)具有特殊結(jié)構(gòu)的多孔氧化鋁模板中

5、我們利用恒電流電化學(xué)沉積法制備了碲化鉍納米管。實(shí)驗(yàn)制備的碲化鉍納米管利用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射儀、X射線光電子能譜分析、進(jìn)行了形貌和組分表征測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明外徑約為50nm，管壁厚度約為5nm，長(zhǎng)度為幾微米到十幾微米不等。XPS表征的結(jié)果表明結(jié)合能為159.5eV和165 eV的峰分別指向Bi的4f7/2峰和4f5/2峰，結(jié)合能為573.45eV和583.85 eV的峰分別指向Te的3d5/2峰和3d3/2峰，納米