基于柔性襯底的ZnO薄膜阻變特性研究.pdf

1、雖然Flash技術(shù)在當(dāng)今半導(dǎo)體存儲領(lǐng)域仍然占有很大市場，但是由于Flash技術(shù)高的操作電壓(5V以上)、低的操作速度以及低的存儲密度等缺點，使其無法滿足未來使用要求而作為下一代存儲器使用。目前，有基于不同原理的多種存儲器被認(rèn)為是可以取代 Flash技術(shù)且可以滿足未來對存儲器的使用要求。在這些存儲器中，鐵電存儲器、相變存儲器、磁存儲器和阻變存儲器因其自身的存儲優(yōu)點被認(rèn)為最有潛力成為下一代非揮發(fā)性存儲器。
　　在這四種非揮發(fā)性存儲器中

2、，通過區(qū)分兩種不同阻值狀態(tài)來定義邏輯上的“0”和“1”的阻變存儲器，因為具有良好的抗疲勞特性、較小的操作電壓、與傳統(tǒng)硅基CMOS工藝兼容等優(yōu)點而最具潛力成為下一代存儲器的候選者?？赡娴淖枳冃袨樵谟袡C(jī)材料、鈣鈦礦化合物、固態(tài)電解質(zhì)和過渡族金屬氧化物等諸多材料種類中均已發(fā)現(xiàn)。另一方面，在未來電子應(yīng)用信息存儲領(lǐng)域，柔性非揮發(fā)存儲器因具有薄的厚度、輕的重量、可彎折、能印刷和延展性好而引起的國內(nèi)外研究人員的興趣。目前，關(guān)于柔性阻變存儲器的使用國內(nèi)

3、外研究人員進(jìn)行了大量的研究工作。ZnO薄膜具有阻變性能，并且作為阻變薄膜時可同時擁有單極性和雙極性現(xiàn)象、可靠的保存時間、抗疲勞性等優(yōu)點，因此 ZnO薄膜作為阻變材料被廣泛研究。為了提高ZnO薄膜的阻變性能，摻雜和做成多層結(jié)構(gòu)是兩種有效的可行方法。
　　在本論文中，采用脈沖激光沉積法，室溫條件下在柔性襯底 PET上生長了純ZnO薄膜和 Cu摻雜的 ZnO薄膜，研究了其結(jié)構(gòu)和阻變特性。研究了不同氧分壓、激光能量和薄膜厚度對ZnO薄膜阻

4、變特性的影響，得到了采用脈沖激光法沉積 ZnO阻變薄膜的最佳工藝參數(shù)。利用最佳工藝參數(shù)在 PET襯底上沉積了摻雜Cu濃度分別為1 mol％、3 mol%和5 mol%的 ZnO薄膜。研究薄膜的結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能。研究結(jié)果表明：
　　1、采用脈沖激光法制備ZnO阻變薄膜的最佳工藝參數(shù)分別是10Pa氧分壓、100 mJ激光能量、160 nm薄膜厚度；
　　2、ZnO薄膜在PET襯底上具有高度的(002)取向，柱狀結(jié)構(gòu)生長；
　

5、　3、發(fā)現(xiàn)純 ZnO薄膜的抗疲勞特性差、高低阻值不穩(wěn)定，與純 ZnO薄膜比較發(fā)現(xiàn)，摻 Cu后的薄膜高低阻值波動小、抗疲勞特性好、較長的保存時間，而nCu=3 mol%的薄膜阻變行為達(dá)到了最好狀態(tài)；
　　4、為了研究導(dǎo)電機(jī)制，對薄膜的I-V曲線進(jìn)行了log I-log V擬合，發(fā)現(xiàn)在低阻態(tài)時，符合歐姆導(dǎo)電特性，在高阻態(tài)時，則符合歐姆導(dǎo)電特性和空間電荷限制電流效應(yīng)；
　　5、對器件的抗彎折性進(jìn)行了測試，nCu=3 mol%的 Z