基于氧化鎵薄膜阻變性能的研究.pdf

1、作為下一代新型存儲器有力競爭者，阻變存儲器（RRAM）以其結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、讀取速度快、高度集成等其他獨特的優(yōu)異性能越來越受到關(guān)注。阻變現(xiàn)象中的負(fù)微分電阻現(xiàn)象（NDR）因為具有多值存儲的特性受到研究人員的青睞。在眾多的材料體系中，如雙勢壘結(jié)構(gòu)，GaAs-AlAs周期結(jié)構(gòu)，雙分子層結(jié)構(gòu)，金屬/自組裝單層膜/金屬三明治結(jié)構(gòu)，TiO2/Nb:SrTiO3結(jié)構(gòu)，CeO2/ZnO/Nb: SrTiO3多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)，鈦酸鋇薄膜等結(jié)構(gòu)中紛紛發(fā)現(xiàn)了這種

2、新奇的阻變現(xiàn)象。為了解釋這種阻變行為的物理原因，科研工作者已經(jīng)取得一定的研究成果，提出了幾種相應(yīng)的物理理論模型。然而，還沒有具體的實驗數(shù)據(jù)能夠證明這些物理理論模型的科學(xué)性合理性，理論分析還有大量的研究工作。因此，認(rèn)清阻變行為和負(fù)微分電阻效應(yīng)的具體過程和阻變機(jī)理，構(gòu)建一個正確的物理理論模型解釋阻變行為和負(fù)微分電阻現(xiàn)象是一項非常重要的工作。
　　首先利用脈沖激光沉積技術(shù)探索了生長Ga2O3薄膜的工藝條件，成功制備了Au/Ga2O3-x

3、/NSTO/Au結(jié)構(gòu)的阻變存儲單元。本論文圍繞研究不同測試條件對于器件的阻變行為和負(fù)微分電阻現(xiàn)象的影響，研究了Ga2O3-x/Nb:SrTiO3界面的雙極型阻變行為和負(fù)微分電阻現(xiàn)象的阻變行為和傳導(dǎo)機(jī)制。本論文的主要內(nèi)容和取得的成果包括以下幾個方面：
　　第一：利用脈沖激光沉積技術(shù)探索了襯底溫度，脈沖激光頻率，脈沖激光能量對于生長Ga2O3薄膜的影響，并對制備的Ga2O3薄膜通過XRD和XPS進(jìn)行了組成成分的分析，通過SEM和AFM

4、對Ga2O3薄膜進(jìn)行了表面形貌的分析。
　　第二：利用脈沖激光沉積技術(shù)在NSTO襯底生長了厚度約為150 nm非晶態(tài)Ga2O3-x薄膜，通過直流濺射工藝在NSTO襯底和非晶態(tài)Ga2O3-x薄膜上鍍薄膜Au電極，成功制備了Au/Ga2O3-x/NSTO/Au結(jié)構(gòu)，利用Keithley2400測試該器件的I-V曲線和阻變存儲性能，在掃描過程中發(fā)現(xiàn)了雙極型阻變行為和負(fù)微分電阻現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)該器件高低阻態(tài)窗口大，保持性能穩(wěn)定。
　　第三