溶胶凝胶法制备SnO2忆阻器及其性能研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xmblyy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
Flash闪存因其电荷存储机制的局限性,即将到达其理论尺寸的极限22nm。因此,急需寻找一种新型的不受尺寸限制的、集众多优点的替代型存储器。近几年来,许多新兴的存储器件应运而生,其中包括相变存储器、磁存储器、铁电存储器和阻变存储器。前三种新兴存储介质,分别因为mA级的高读写电流、与CMOS工艺兼容性差、居里温度等原因,限制了应用。然而,阻变存储器(RRAM)却脱颖而出,它具有结构简单,制造成本低,低功耗,高速读写,单个器件可缩小至数十纳米等特点。基于此背景下,本论文采用溶胶凝胶-退火烧结法制备了SnO2阻变层,磁控溅射沉积了柱状的Al电极,最终制得Al/SnO2/FTO结构的忆阻器,并做了相关测试和性能表征。另外,还在忆阻层中引入了Mn和Sb这两种掺杂元素,并对掺杂前后的性能做了系统性的对比和分析。主要内容如下:(1)采用SnCl4·5H20、C2H5OH、柠檬酸等配置前驱体溶胶,并采用旋涂法在FTO导电玻璃衬底上涂覆溶胶,烘干、不同温度退火焙烧,制得均一、稳定、规整的SnO2薄膜。采用磁控溅射的方法在SnO2薄膜上沉积了柱状Al上电极,最终得到Al/SnO2/FTO结构的忆阻器。在SnO2溶胶中也分别引入了Mn和Sb这两种掺杂元素,并采用相同的制备方法得到对应掺杂的忆阻薄膜。采用XRD、SEM、AFM等测试手段对非掺杂和掺杂的SnO2薄膜分别进行了性能表征。发现,非掺杂和掺杂之后的薄膜均为多晶纳米薄膜,晶型结构均为四方晶系金红石结构。薄膜较为致密,晶粒尺寸比较均匀。薄膜厚度存在着不同程度的高低起伏,起伏度在20~45nm左右。引入的掺杂元素并未改变原有薄膜的晶形结构,也并未引入杂相。Mn和Sb的引入都对晶粒的细化,膜的致密性起到了促进作用。所不同的是,Mn对薄膜的结晶性有抑制作用,Sb反之。最后,通过对以上三种SnO2薄膜做PL光致发光测试,验证了薄膜体系内部氧空位缺陷的存在。(2)分别对不含掺杂Al/SnO2/FTO结构的忆阻器、含掺杂Al/(Mn:SnO2)/FTO和Al/(Sb:SnO2)/FTO结构的忆阻器做了I-V特性和阻态保持的测试。结论如下:对未掺杂的器件来说,阻态开关比甚小,仅有100倍,忆阻器多次开启和关闭的重复性较差,复位电压相对较大。对于引入掺杂之后的器件来说,Mn和Sb的掺杂都极大的提升了开关比,分别为1000倍和5104倍,多次开关的重复性也有所提升,掺杂之后的复位电压明显减小。经分析,这可能是因为引入掺杂元素之后,激活了Al/SnO2界面处的电化学氧化还原。器件上界面的氧化还原和忆阻层体系内的细丝效应,两者的共同作用的结果是复位电压的下降。然而掺Sb的器件比掺Mn的在开关比上高出了2个数量级,这可能是与Mn的多价态以及掺杂之后晶格的错配度有关。(3)依次对实验的结果做了详细的叙述,并对相关现象做了合理的解释,提出了很多的不足,同时也对后期的工作做出了相关展望。
其他文献
随着我国城市化进程的加快,城市人口越来越密集,城市交通问题越来越严重。事实证明,当城市规模及交通需求、经济实力发展到一定程度,建设城市轨道交通是解决城市公共交通问题的有
超材料(Metamaterials)能够实现自然界常规材料所不具备的奇异电磁特性,利用超材料如何有效地调控电磁波的传输特性一直被视为研究热点。近年来,超材料与诸多研究方向相结合成为前沿交叉研究领域,例如手性与超材料的结合。手性是对物体对称性的一种纯粹几何性描述,是指物体结构自身缺乏几何对称性。2006年,N. Zheludev等人在平面手性超材料研究中发现了一个新的、重要的电磁学效应-圆转换二向色
学位
微流控技术是在尺寸为微米量级的微流道中处理或操纵微量流体的科学和技术。随着微流控芯片制备技术的成熟,微流控技术集成化、阵列化、数字化迅速发展。微流控振荡器作为一种
一维硅纳米线阵列由于其特有的形貌和独特的理化性质,在太阳能转换、光探测器、锂离子电池、热电器件、气体和化学传感器等领域有巨大的应用前景。采用“金属辅助化学刻蚀法”
我国现阶段的水下导航主要是惯性导航。惯性导航系统在一定时间内能够实现完全自主导航,但是其误差会随时间积累,因此,为了保持系统的高精度,就需要其他的导航方式加以辅助。
蒙古是一个地广人稀的内陆国,南接中华人民共和国,北邻俄罗斯联邦。由于冬季时间较长,天气严寒,环境较为恶劣,造成交通运输相对困难。长期以来,铁路运输在蒙古的对外贸易及其整体经
学位
提到砒霜,许多人会不寒而栗。这是因为在人们的脑海中有一个根深蒂固的观念:砒霜有剧毒。是的,砒霜是最具毒性的无机化合物之一,其主要成分为三氧化二砷(As2O3),在体内可与蛋
在光纤通信技术发展的同时,光纤的另一方面应用技术——光纤传感技术也得到了高度的重视。近年来,光纤在化学传感方面的应用(光纤化学传感器)和研究越来越受到研究人员和学者