基于氧化鋅薄膜的電阻開關特性研究.pdf

1、隨著集成電路的快速發(fā)展，F(xiàn)lash存儲器的特征尺寸不斷縮小，為了保持集成電路的性能，相應的柵氧化層厚度也不斷減小。當氧化層厚度進入nm量級時，電子的隧道穿透效應逐漸顯現(xiàn)出來，漏電流急劇增大，從而影響了器件的穩(wěn)定性和可靠性，這些很大程序上限制了flash存儲器尺寸的進一步縮小。另一方面，計算機技術的飛速發(fā)展，人們對隨機存儲器的性能要求將會越來越高，利用非揮發(fā)性隨機存儲器取代目前的RAM將是今后存隨機儲器發(fā)展的必然趨勢。目前人們已研制出多種

2、新型非揮發(fā)性隨機存儲器，其中包括利用自發(fā)極化現(xiàn)象而開發(fā)的鐵電存儲器(FRAM)、利有電致相變現(xiàn)象開發(fā)的相變存儲器(PRAM)、利用磁電阻效應開發(fā)的磁存儲器(MRAM)和利用電阻開關效應開發(fā)的電阻式存儲器(ReRAM)等，其中電阻式存儲器同時具有讀寫速度快、能耗低、結構簡單、存儲密度高、成本低、與傳統(tǒng)集成電路工藝兼容性好等優(yōu)勢，有望成為下一代通用存儲器。在電阻式存儲器材料中，ZnO薄膜方面的研究起步較晚。ZnO是一種重要的化合物半導體材料

3、，擁有優(yōu)異的光學及電學特性、壓電性能、化學穩(wěn)定性以及抗輻射、耐高溫等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應用在太陽能電池、紫外探測器、壓敏器件、氣敏器件等領域，其制備技術已經(jīng)比較成熟，原材料來源豐富，成本低，無污染、無毒性，因此有必要對其其電阻開關特性進行研究。
　　 本論文采用磁控濺射法制備了Cu/ZnO/n+Si三明治結構樣品，利用X射線衍射儀(XRD)、紫外-可見光譜儀、原子力顯微鏡(AFM)、I-V測試儀、LCR測試儀等測試手段研究了不同制

4、備工藝對ZnO薄膜性能以及電阻開關特性等方面的影響，并對基于ZnO薄膜的電阻開關效應的工作機理進行了探討。
　　 研究結果表明：磁控濺射法制備得到的ZnO薄膜具有單極性電阻開關特性，其初始化(forming)電壓以及置位(Set)電壓大小和薄膜的厚度有關，且隨著厚度增加而相應增加，而復位(Reset)過程所需能量大小和氧空位的密度有關，薄膜中氧空位的密度較低時，導電燈絲熔斷所需能量也相應較小。C-V測試表明，高阻態(tài)下ZnO薄膜呈