基于氧化鋅薄膜的電阻開關(guān)特性研究.pdf

1、隨著集成電路的快速發(fā)展，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器的特征尺寸不斷縮小，為了保持集成電路的性能，相應(yīng)的柵氧化層厚度也不斷減小。當(dāng)氧化層厚度進(jìn)入nm量級(jí)時(shí)，電子的隧道穿透效應(yīng)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(chǔ)器尺寸的進(jìn)一步縮小。另一方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)隨機(jī)存儲(chǔ)器的性能要求將會(huì)越來越高，利用非揮發(fā)性隨機(jī)存儲(chǔ)器取代目前的RAM將是今后存隨機(jī)儲(chǔ)器發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前人們已研制出多種

2、新型非揮發(fā)性隨機(jī)存儲(chǔ)器，其中包括利用自發(fā)極化現(xiàn)象而開發(fā)的鐵電存儲(chǔ)器(FRAM)、利有電致相變現(xiàn)象開發(fā)的相變存儲(chǔ)器(PRAM)、利用磁電阻效應(yīng)開發(fā)的磁存儲(chǔ)器(MRAM)和利用電阻開關(guān)效應(yīng)開發(fā)的電阻式存儲(chǔ)器(ReRAM)等，其中電阻式存儲(chǔ)器同時(shí)具有讀寫速度快、能耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、存儲(chǔ)密度高、成本低、與傳統(tǒng)集成電路工藝兼容性好等優(yōu)勢(shì)，有望成為下一代通用存儲(chǔ)器。在電阻式存儲(chǔ)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(dǎo)體材料

3、，擁有優(yōu)異的光學(xué)及電學(xué)特性、壓電性能、化學(xué)穩(wěn)定性以及抗輻射、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在太陽能電池、紫外探測(cè)器、壓敏器件、氣敏器件等領(lǐng)域，其制備技術(shù)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(duì)其其電阻開關(guān)特性進(jìn)行研究。
　　 本論文采用磁控濺射法制備了Cu/ZnO/n+Si三明治結(jié)構(gòu)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(cè)試儀、LCR測(cè)試儀等測(cè)試手段研究了不同制

4、備工藝對(duì)ZnO薄膜性能以及電阻開關(guān)特性等方面的影響，并對(duì)基于ZnO薄膜的電阻開關(guān)效應(yīng)的工作機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　 研究結(jié)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(guān)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(guān)，且隨著厚度增加而相應(yīng)增加，而復(fù)位(Reset)過程所需能量大小和氧空位的密度有關(guān)，薄膜中氧空位的密度較低時(shí)，導(dǎo)電燈絲熔斷所需能量也相應(yīng)較小。C-V測(cè)試表明，高阻態(tài)下ZnO薄膜呈