您的位置: turnitin查重官网> 工程 >> 电子通信工程 >试析电阻基于Bi_2O_3薄膜ReRAM与其电阻开关特性

试析电阻基于Bi_2O_3薄膜ReRAM与其电阻开关特性

收藏本文 2024-04-03 点赞:14486 浏览:59149 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:如今,存储器已经非常广泛地运用于各种电子产品中,并在我们的工作和生活中扮演着越来越重要的角色。随着电子技术与集成电路的飞速进展,对存储器的性能也提出了更高的要求,如高速度、高密度、长寿命、低功耗、非挥发性和更小的尺寸等。但当前主流的非挥发性存储技术——基于电荷存储机制的Flash存储器随工艺技术的进展遇到严重的技术瓶颈,非挥发性存储器无法满足信息技术迅速进展要求的超高密度和更高速存储的要求。由此,人们开始探讨新的非挥发性随机存储技术。目前正在探讨的兼具Flash存储器的非挥发性和RAM存储器高速度优点的存储器包括铁电存储器(FeRAM)、磁存储器(MRAM)、相变存储器(PCRAM)和电阻式存储器(ReRAM)等。其中,基于薄膜材料的可逆电阻开关效应的电阻式随机存取存储器,因其具有简单的器件结构、较高的存储密度、低压低功耗操作、高速擦写、较长的数据保持时间和极佳的尺寸缩小性等优势,并且其制备工艺与传统的CMOS工艺兼容,被认为是下一代通用新型存储器的最有力竞争者之一。氧化铋(Bi_2O_3)是一种重要的氧化物半导体材料,显现出很多吸引人的特性,越来越多的被人们所关注。近年来Bi_2O_3薄膜材料在运用方面吸引了人们极大地兴趣,分别已被运用在电子功能材料、电解质材料、光电材料、医用复合材料、高温超导材料、催化剂等方面。本论文将讨论氧化铋的一个新的运用领域,即新型非挥发性存储器ReRAM方面的运用,主要探讨Bi_2O_3薄膜的电阻开关特性进行及工艺参数对其性能的影响。此次实验中我们先采取射频磁控溅射法在n型重掺硅上沉积一层Bi_2O_3薄膜,在利用热蒸发法在Bi_2O_3薄膜上镀上Au电极,最终制得了Au/Bi_2O_3/n+Si三明治结构的样品器件。通过UV-VIS光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、I-V测试仪等测试策略对Bi_2O_3薄膜的生长情况以及它的电阻开关特性进行探讨,并讨论不同的制备条件对器件的性能影响。探讨表明:由射频磁控溅射法制备的Bi_2O_3薄膜具有单极性电阻开关特性,其初始化(forming)电压和设置(set)电压大小与薄膜的厚度以及薄膜结晶情况有关,薄膜越厚,forming和set电压越大,薄膜的结晶度越好,氧空位等缺陷越少,其forming和set电压越小;复位(reset)历程的能量大小与薄膜厚度与氧空位密度有关,薄膜越厚或氧空位较多时,forming形成的导电细丝越粗,reset历程熔断导电丝的能量越大。关键词:Bi_2O_3薄膜论文电阻式存储器论文磁控溅射论文电阻开关效应论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-8

    目录8-11

    第1章 绪论11-25

    1.1 引言11-12

    1.2 Bi_2O_3的基本性质与运用12-14

    1.2.1 Bi_2O_3的性质与结构12

    1.2.2 Bi_2O_3的主要运用12-14

    1.3 Bi_2O_3薄膜的制备工艺14-16

    1.3.1 真空蒸发法14-15

    1.3.2 化学气相沉积法15

    1.3.3 脉冲激光沉积法15

    1.3.4 喷雾热解法15-16

    1.3.5 溶胶凝胶法16

    1.3.6 磁控溅射法16

    1.4 新型非挥发性存储器介绍16-23

    1.4.1 磁阻式随机存取存储器(MRAM)17-19

    1.4.2 铁电随机存取存储器(FeRAM)19-20

    1.4.3 相变随机存取存储器(PCRAM)20-22

    1.4.4 电阻式随机存取存储器(ReRAM)22-23

    1.5 选题作用及探讨内容23-25

    第2章 电阻式随机存取存储器的概述25-37

    2.1 ReRAM 的材料系统25-26

    2.1.1 有机材料25

    2.1.2 固态电解质材料25

    2.1.3 多元金属氧化物25-26

    2.1.4 二元金属氧化物26

    2.2 ReRAM 的阻变机制26-32

    2.2.1 体效应26-31

    2.2.2 界面效应31-32

    2.3 电流传导机制32-35

    2.3.1 欧姆传导33

    2.3.2 肖特基发射33

    2.3.3 普尔-法兰克发射33

    2.3.4 空间电荷限制电流33-35

    2.4 ReRAM 的集成结构35-36

    2.4.1 1R 单元结构35-36

    2.4.2 1T1R 单元结构36

    2.4.3 1D1R 单元结构36

    2.5 本章小结36-37

    第3章 薄膜的制备及其表征技术37-43

    3.1 薄膜的制备37-40

    3.1.1 射频磁控溅射的原理37

    3.1.2 射频磁控溅射设备37-39

    3.1.3 真空蒸发39-40

    3.2 薄膜性能的表征40-42

    3.2.1 X 射线衍射(XRD)测试40-41

    3.2.2 薄膜光学性能的测试41

    3.2.3 I-V 特性曲线测试41-42

    3.3 本章小结42-43

    第4章 基于 Bi_2O_3薄膜的 ReRAM 器件的制备43-48

    4.1 薄膜制备准备工作43-44

    4.2 Bi_2O_3薄膜的沉积44-45

    4.3 Bi_2O_3薄膜沉积速率的计算45-47

    4.3.1 Bi_2O_3薄膜厚度的计算45-46

    4.3.2 Bi_2O_3薄膜的沉积速率46-47

    4.4 本章小结47-48

    第5章 硅衬底上 Bi_2O_3薄膜的电阻开关特性的探讨48-70

    5.1 引言48

    5.2 电阻开关现象探讨48-51

    5.3 沉积温度对 Bi_2O_3薄膜性能的影响51-56

    5.3.1 沉积温度对 Bi_2O_3薄膜晶体结构的影响51-53

    5.3.2 沉积温度对 Bi_2O_3薄膜电阻开关特性的影响53-56

    5.4 沉积时间对 Bi_2O_3薄膜性能的影响56-60

    5.4.1 不同沉积时间对 Bi_2O_3薄膜晶体结构的影响57-58

    5.4.2 不同沉积时间对 Bi_2O_3薄膜电阻开关特性的影响58-60

    5.5 氧氩比对 Bi_2O_3薄膜性能的影响60-64

    5.5.1 不同氧氩比对 Bi_2O_3薄膜晶体结构的影响61-62

    5.5.2 不同氧氩比对 Bi_2O_3薄膜电阻开关特性的影响62-64

    5.6 退火温度对 Bi_2O_3薄膜性能的影响64-69

    5.6.1 退火温度对 Bi_2O_3薄膜晶体结构的影响65-66

    5.6.2 退火温度对 Bi_2O_3薄膜电阻开关特性的影响66-69

    5.7 本章小结69-70

    第6章 结论70-71

    致谢71-72

copyright 2003-2024 Copyright©2020 Powered by 网络信息技术有限公司 备案号: 粤2017400971号