论文部分内容阅读
Ti3SiC2是一种三元层状化合物,同时具有金属和陶瓷的优良特性,具有广阔的应用前景。然而,目前对于Ti3SiC2的研究主要集中在对其块体和粉体材料的制备以及力学、摩擦学等性能研究及综合性能改善等方面,鲜有其光电性能及其器件化应用的报道。因此,有针对性地采用多晶Ti3SiC2为原材料,按微电子和光电子常用方法制备薄膜材料,研究和评价薄膜材料的微观结构、光学以及电学性能,并寻求薄膜的器件化应用,具有重要的学术和工程意义。本文以多晶Ti3SiC2粉末为靶材,采用直流溅射的方法制备钛硅碳（TSC）薄膜,采用反应溅射的方法制备钛硅碳氧（TSCO）薄膜,借助多种材料表征手段,研究TSC和TSCO两种薄膜的微观结构、化学组分及光学和电学性能;构建以TSCO薄膜为忆阻介质材料的忆阻器,研究其模拟开关性能并分析载流子传输类型,初步探索将TSCO介质薄膜材料应用于忆阻开关器件的可行性。取得的主要研究成果如下:（1）采用直流溅射的方法成功制备出TSC薄膜,发现薄膜整体上呈现出非晶网络结构;在4002000 nm波长范围内,随着波长的增长,TSC薄膜的光谱透过率和反射率升高、吸收率降低,随着膜厚变厚,TSC薄膜的光谱透过率降低、反射率和吸收率升高;TSC薄膜的折射率在350800 nm范围内呈现上升的趋势;TSC薄膜的导电性介于导体和绝缘体之间,属于半导体材料,且随着膜厚越厚,电导率增加,当膜厚达到400 nm左右时,TSC薄膜的导电性接近ITO、FTO、AZO薄膜的导电性。（2）采用反应溅射的方法成功制备出TSCO薄膜,发现在4002000 nm的波段范围内,随着波长向长波方向移动,TSCO薄膜的光谱透过率升高、反射率下降,随着氧含量的升高,光谱透过率升高、反射率降低;TSCO薄膜的折射率在350800nm范围内没有明显的变化趋势,消光系数逐渐减小;TSCO薄膜的电阻率随着氧含量的增加不断增加,“高阻”、“低阻”之间的差值达到5个数量级,一定程度上可满足TSCO薄膜作为忆阻介质薄膜材料的阻值变化基本要求。（3）成功制备出了Pt/TSCO/ITO和Pt/TSCO（I）/TSCO（II）/ITO两种结构的忆阻器,实现了模拟开关的功能,验证了TSCO薄膜的非线性电学特性,分析了忆阻工作机制,发现载流子传输类型以SE为主,P-F表现次之,SCLC表现最弱。