焙烧温度对NiO薄膜阻变特性的影响

利用水热法制备了NiO纳米粒子,基于GaIn/NiO/ITO器件结构,研究了焙烧温度对NiO纳米粒子薄膜阻变特性的影响。XRD分析发现,随焙烧温度由400至900℃,NiO纳米粒子结晶性提高,逐渐显立方相,粒子分散性变好。电学测试表明,NiO纳米粒子薄膜具有可重复双极阻变特性,开电压约-1.3 V较稳定。随焙烧温度提高,器件开关比由1407急剧降至11左右,原因是纳米粒子结晶后,其晶界势垒减小,载流子迁移率增大,致开关性变差。伏安特性曲线分析发现,纳米粒子薄膜低阻态荷电输运为欧姆特性,高阻态符合肖特基发射,判断阻变机理为阈值电场及焦耳热导致的氧空位细丝的形成与断裂。     

氧化镍溶胶-凝胶薄膜阻变特性研究

用溶胶-凝胶法在1TO基片上旋涂制备了NiO薄膜,通过对ITO/NiO薄膜/GaIn器件进行伏安特性测试,研究了溶胶浓度、退火、层数以及Cu掺杂等对其电学特性的影响.结果表明:所制备NiO薄膜具有良好可重复双极电阻开关特性.其中,2％Cu掺杂0.2 mol/L溶胶、双层、400℃退火1h制备的薄膜,阈值电压较低,约0.8 V;而开关比受以上因素影响不明显,约3× 102.分析发现薄膜高阻态的荷电输运符合空间电荷限制导电机制,而低阻态为欧姆特性,阻变开关机理为阈值电场及焦耳热导致的氧空位细丝的形成与断裂.     

基于CeO2-x-TiO2薄膜厚度的数模阻变转换机理

采用溶胶凝胶法和旋涂工艺在FTO衬底制备阻变层CeO_2-x-TiO₂薄膜，通过在CeO_2-x-TiO₂薄膜表面热蒸镀Al电极制备Al/CeO_2-x-TiO₂/FTO阻变器件，采用XRD和XPS表征CeO_2-x-TiO₂薄膜的晶相组成和晶体结构。结果表明：阻变层中主要由TiO₂和CeO_2-x组成。与Al/CeO₂/FTO器件相比，Al/CeO_2-x-TiO₂/FTO阻变器件的电学性能得到提升。I-V测试表明Al/CeO_2-x-TiO₂/FTO器件具有无初始化过程的双极性阻变特性。对不同CeO_2-x-TiO₂厚度下的阻变器件进行电学分析，研究表明Al/CeO_2-x-TiO₂/FT...     

直流磁控溅射制备SnO2薄膜的阻变特性研究

采用直流磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2基片上分别以三种不同的基板温度和后热处理工艺制备了二氧化锡(SnO2)薄膜。采用X射线衍射仪对三种薄膜的晶格结构进行了分析表征,通过Keithley 4200半导体参数分析仪对薄膜的阻变特性进行了测试。实验结果表明:三种制备条件下的SnO2薄膜均具有阻变性能,基板温度350℃和850℃退火处理分别制备的薄膜同时具有良好的写入/擦除电压分布一致性、较好的高阻态阻值离散性和较大的开关比。初步讨论了三种薄膜阻变特性的机理,薄膜内部导电细丝的形成和断裂程度不同造成三种薄膜高低阻态电阻分布不同,同时影响了写入与擦除阈值电压的分布一致性等阻变参数。     

Hf/HfO_2基双极阻变存储器研究

本文制备了纳米级的Hf/Hf O2基阻变存储器,阻变存储器上电极金属和下电极金属交叉,形成交叉点型的金属-氧化物-金属结构。系统地对其电学特性进行表征,包括forming过程、SET过程和RESET过程。详细研究了该阻变存储器SET电压与RESET电压,高阻态阻值与低阻态阻值间的关联性。该阻变存储器的电学参数与SET过程的电流限制值强相关,因此需要折中优化。利用量子点接触模型对Hf/Hf O2基阻变存储器的开关物理机制进行了分析。     

ZrO_2纳米粒子薄膜阻变特性研究

用水热法制备了ZrO_2纳米粒子,结构通过XRD表征,利用GaIn上电极对旋涂于ITO基底上薄膜进行伏安特性测试。结果表明,ZrO_2纳米粒子为微晶单斜相,随水热温度增加,结晶度增强。器件具有双极阻变特性,开关比随水热温度增加而减小,阈值电压则近乎线性增加。样品低阻态输运为欧姆特性,而高阻态符合空间电荷限制导电机制,阻变机理为氧空位导电细丝的形成与断裂。     

石墨烯∶聚合物复合薄膜的图形化制备与非易失性存储性能研究

采用旋涂技术、光刻技术、蒸发镀膜技术制备以图形化石墨烯∶聚合物复合薄膜为活性层,具有氧化铟锡/石墨烯∶聚合物/铝交叉型夹层结构的阻变器件。采用光刻胶为有机基体,实现阻变层的可图形化;通过优化石墨烯浓度,获得具有优良性能的可擦写非易失性阻变存储器件,讨论其阻变机制。实验表明,当石墨烯浓度为0.01%(质量分数)时,器件具有最佳的阻变特性,其开关比达8.9×103,且表现出良好的数据维持能力。     

基于CeO_(2-x)-TiO_(2)薄膜厚度的数模阻变转换机理EI北大核心

采用溶胶凝胶法和旋涂工艺在FTO衬底制备阻变层CeO_(2-x)-TiO_(2)薄膜,通过在CeO_(2-x)-TiO_(2)薄膜表面热蒸镀Al电极制备Al/CeO_(2-x)-TiO_(2)/FTO阻变器件,采用XRD和XPS表征CeO_(2-x)-TiO_(2)薄膜的晶相组成和晶体结构。结果表明:阻变层中主要由TiO_(2)和CeO_(2-x)组成。与Al/CeO_(2)/FTO器件相比,Al/CeO_(2-x)-TiO_(2)/FTO阻变器件的电学性能得到提升。I-V测试表明Al/CeO_(2-x)-TiO_(2)/FTO器件具有无初始化过程的双极性阻变特性。对不同CeO_(2-x)-TiO_(2)厚度下的阻变器件进行电学分析,研究表明Al/CeO_(2-x)-TiO_(2)/FTO器件在不同CeO_(2-x)-TiO_(2)膜厚下其低阻态呈欧姆导电机制。随着CeO_(2-x)-TiO_(2)厚度的增加,高阻态的阻变机制会发生本质变化,器件的阻变机制从氧空位导电细丝机制转变为缺陷对电荷的捕获/释放机制。研究发现Al/CeO_(2-x)-TiO_(2)界面处的AlO_(x)层是阻变机制转变的关键,AlO_(x)层的增厚使器件从“数字型”转变为“模拟型”。     

ZrO_2-CuO复合纳米粒子薄膜阻变特性研究

利用水热法在180℃下制备ZrO_2-CuO复合纳米粒子(ZrCu),XRD测试表明随CuO含量增加,样品的结晶性变好。在ITO基片上旋涂制膜,通过GaIn微滴技术测试伏安特性,研究了复合比对ZrCu薄膜电学特性的影响。结果发现,ZrCu有良好可重复的双极阻变特性,随CuO含量增加,阈值电压降低,开关比降低。ZrCu低阻态符合欧姆特性,高阻态为空间电荷限制导电机制,阻变机理为氧空位细丝的形成与断裂。第一性原理计算结果与实验观察一致。     

铋掺杂对SrTiO3薄膜微观结构及阻变行为的影响

采用溶胶-凝胶及快速退火工艺在p+-Si上制备了Bi掺杂SrTiO_3薄膜,构建了Ag/Sr_(1-x)Bi_xTiO_3/p+-Si结构阻变器件,研究了Bi掺杂量对薄膜微观结构、器件阻变行为及特性的影响。结果表明:Bi掺杂量较低时并未改变Sr_(1-x)Bi_xTiO_3薄膜的相结构,但随着掺杂比例的增大,晶粒尺寸也明显增大,当掺杂量x=0.16时,有Bi4SrTi4O15及TiO2相形成;不同Bi掺杂量的Ag/Sr_(1-x)Bi_xTiO_3/p+-Si器件均呈现出双极性阻变特性,且有明显的多级阻变行为。随Bi掺杂量的增加,器件的阻变性能逐步提高,当x=0.12时器件的高、低阻态电阻比值最大,达到105左右,并且在2 000次可逆循环测试下,高、低阻态电阻比未出现衰减,表现出良好的抗疲劳特性,但当掺杂量x达到或超过0.16后,器件的性能呈下降趋势。Bi掺杂量的增大会导致器件高阻态时的导电机制从空间电荷效应(SCLC)导电机制(x0.16)转变为肖特基势垒发射(x=0.16)。器件在低阻态下均遵循欧姆导电机制。     

非晶ZnTiSnO薄膜的溶液燃烧法制备与TFT器件性能

本文采用溶液燃烧法,在较低温度下成功制备出非晶ZnTiSnO(ZTTO)薄膜,用作沟道层制备薄膜晶体管(TFT)。研究了Ti掺入对薄膜的结构、光学性能、元素化学态以及对TFT器件电学性能影响。研究结果表明,所制得的ZTTO薄膜均为非晶结构,可见光透过率大于84%;适量Ti的掺入可作为载流子抑制剂有效降低薄膜中的氧空位缺陷浓度,从而提升TFT器件性能。当Zn/Ti摩尔百分比为30/1时,ZTTO TFT性能良好,开关比可达3.54×10~5。     

退火温度对TiO2基电阻开关器件性能的影响

采用直流磁控溅射法在n+-Si上制备了TiO2薄膜,采用电子束蒸发镀膜仪在TiO2薄膜上沉积Au电极,获得了Au/TiO2/n+-Si结构的器件.研究了退火温度对薄膜结晶性能及器件电阻开关特性的影响.Au/TiO2/n+-Si结构的器件具有单极性电阻开关特性,置位(set)电压,复位(reset)电压、reset电流及功率的大小随退火温度的不同而不同,并基于灯丝理论对器件的电阻开关效应的工作机理进行了探讨.研究结果表明,500℃退火的器件具有良好的非易失性.器件高低阻态的阻值比大于103,其信息保持特性可达10年之久.在读写次数为100次时,器件仍具有电阻开关效应.     

ZnO∶Li压电薄膜制备及其性能研究

ZnO薄膜的高阻特性在压电方面的应用极为重要.采用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了c轴择优取向优良、电阻率高和化学计量比好的掺Li＋（Li/Zn摩尔比分别为0、0.05、0.10、0.15、0.20）ZnO压电薄膜.研究了退火温度、掺杂浓度对ZnO薄膜晶体质量和电学特性的影响.XRD结果表明,ZnO薄膜的c轴择优取向度受退火温度和掺杂浓度的强烈影响;I-V测试表明,掺Li^＋后薄膜的电阻率显著提高,当Li＋掺杂浓度为0.10（Li/Zn摩尔比）、退火温度为600℃时其电阻率达109Ω@cm;XPS分析结果表明,Li＋掺杂对ZnO薄膜中O1s和ZnL3M45M45的结合能以及Zn/O比都有一定的影响,掺杂后化学计量比更好.     

TiO_2薄膜元件阻变机理的模拟研究

基于密度泛函理论采用第一性原理对Ti8O16、Ti8O15和Ti8O14三种晶体结构进行电子结构的模拟计算。通过模拟结果的分析推断氧空位的作用:氧空位含量较少时,起捕获电子的作用;氧空位含量较多时,起构成导电细丝的作用;可得出Ti O2阻变机理受导电细丝理论和空间电流限制电荷效应控制的推论。参考模拟计算的结果,通过选择不同的反应磁控溅射镀膜工艺,控制薄膜钛氧比进而改变氧空位含量,可获得低阻态受氧空位导电细丝控制的阻变介质层。采用反应磁控溅射法制备以Ti O2薄膜为阻变层的阻变元件并研究其阻变机理,需要大量的实验以优化镀膜工艺参数,而采用计算模拟的方法探讨阻变机理则可以节约材料和时间成本。     

SnO2:F沉积的La0.67Sr0.33MnO3薄膜的电阻开关特性研究

采用脉冲激光沉积技术在SnO2:F(FTO)衬底上制备了La0.67 Sr0.33 MnO3( LSMO)薄膜.室温下利用直流电压对Au/LSMO/FTO三明治结构的器件进行了电化学测试.结果显示样品具有明显的双极性电阻开关性能.通过对I-V特性曲线进行分析,认为在高阻态时肖特基势垒和空间电荷限制电流输运机制调控.在高场区,电阻开关的高低阻态现象由电子陷阱中心分布的不对称引起的空间电荷限制电流理论来解释.     

纳米TiO2对大豆蛋白/聚乙烯醇 复合薄膜的影响研究

将经过超声波分散的纳米Ti O2加入大豆蛋白/聚乙烯醇混合膜液中在玻璃板上流延成型,以复合薄膜的抗张强度、断裂伸长率、透光率和吸水率为评价指标,研究了纳米Ti O2的粒径、添加质量分数以及分散剂种类对复合薄膜各指标的影响。结果表明:在优化大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜的性能中,纳米Ti O2的粒径、添加质量分数以及分散剂种类都对其有一定的作用,且当纳米Ti O2的粒径为30 nm、添加质量分数为1.50%、分散剂为PVPK-30时,所得复合薄膜的综合评价分数最高;相较未添加纳米Ti O2的薄膜,复合薄膜的抗张强度由4.6 MPa增加至5.4 MPa,断裂伸长率由56.3%增加至87.4%,透光率由13.7%增加至28.9%,吸水率由48.7%下降至36.3%。     

基于射频磁控溅射法制备ZnO薄膜研究

研究射频磁控溅射法制备ZnO薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)研究溅射功率、溅射时间和退火温度对薄膜微结构特性的影响,并分析ZnO薄膜阻变特性。实验结果表明,沉积态薄膜择优取向为〈002〉晶向,随溅射功率和退火温度增加,择优取向显著增强,溅射功率120 W时薄膜生长速率可达4.8 nm/min,薄膜厚度92 nm的ZnO薄膜具有阻变特性且开关比可达104。     

PLD法制备TiO2薄膜及电阻转变特性研究

采用脉冲激光沉积法（PLD）,以Pt(111)/Ti/SiO₂/Si为衬底,制备了具有电阻转变特性的TiO₂薄膜.X射线衍射（XRD）分析未发现明显的TiO₂结晶峰,薄膜呈纳米晶或非晶态.扫描电子显微镜（SEM）及原子力显微镜（AFM）分析表明,TiO₂薄膜表面平整、光滑致密.电学测试结果表明,TiO₂薄膜具有明显的单极性电阻转变特性,高低阻态比值达到10⁴.高阻态下薄膜的导电过程可用空间电荷限制电流模型解释,过程中存在软击穿现象.在此基础上,对薄膜中丝导电通道的产生及熔断过程进行了初步分析.     

非晶铟锌钨氧化物薄膜晶体管的电学性能和稳定性研究

采用射频磁控溅射法制备了非晶铟锌钨氧化物(a-IZWO)薄膜和以此半导体薄膜为沟道层的薄膜晶体管。研究了沟道宽长比和退火时间对器件电学性能的影响。结果表明,沟道宽长比为400μm:400μm的器件经过120min200℃空气退火后其电学性能达到最佳,场效应迁移率达到7.29 cm~2/Vs,阈值电压为-2.86 V,电流开关比超过10~7,亚阈值摆幅低至0.13 V/decade。偏压稳定性测试结果证实了器件的偏压稳定性主要受到沟道层缺陷、背沟道表面氧离子和H_2O~+离子吸附等因素的影响。随着器件沟道宽长比不断增大,退火时间不断延长,器件受到这些因素的影响变小,稳定性越来越好。     

非晶铟锌钨氧化物薄膜晶体管的电学性能和稳定性研究北大核心CSCD

采用射频磁控溅射法制备了非晶铟锌钨氧化物(a-IZWO)薄膜和以此半导体薄膜为沟道层的薄膜晶体管。研究了沟道宽长比和退火时间对器件电学性能的影响。结果表明,沟道宽长比为400μm:400μm的器件经过120min200℃空气退火后其电学性能达到最佳,场效应迁移率达到7.29 cm^2/Vs,阈值电压为-2.86 V,电流开关比超过10~7,亚阈值摆幅低至0.13 V/decade。偏压稳定性测试结果证实了器件的偏压稳定性主要受到沟道层缺陷、背沟道表面氧离子和H_2O^+离子吸附等因素的影响。随着器件沟道宽长比不断增大,退火时间不断延长,器件受到这些因素的影响变小,稳定性越来越好。