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鋯鉿氧薄膜的電輸運(yùn)及阻變特性研究
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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微電子學(xué)與固體電子學(xué) |
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關(guān)鍵詞
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阻變機(jī)制|電輸運(yùn) |
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適用年級
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研究生 |
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身份要求
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游客 |
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金 幣
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0 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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caj |
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文件大小
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1828K |
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發(fā)布時(shí)間
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2015-01-05 18:27:00 |
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預(yù)覽文件
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無 |
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下載次數(shù)
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7 |
| 發(fā)布人 |
kj008 |
內(nèi)容簡介：
鋯鉿氧薄膜的電輸運(yùn)及阻變特性研究，碩士學(xué)位論文，共62頁。
摘要：
采用磁控濺射的方法在 Pt 電極上沉積了鋯鉿氧薄膜，并制備了 Pt/ Zr0.5Hf0.5O2/Pt 結(jié)構(gòu)的電容器，用 XRD 表征了鋯鉿氧薄膜的結(jié)晶狀態(tài)，通過在不同溫度下測量電容器的漏電流曲線，研究了制備的鋯鉿氧薄膜的電輸運(yùn)特性及機(jī)制。XRD 測量的結(jié)果顯示所制備的鋯鉿氧薄膜的結(jié)晶狀態(tài)處于多晶態(tài)和非晶態(tài)之間。通過分析電容器的 I-V 特性曲線，發(fā)現(xiàn)薄膜中大量的電荷陷阱利用 TAT、T-FAT 和 Pool-Frenkel 效應(yīng)完成電子的輸運(yùn)。
采用射頻磁控濺射技術(shù)在玻璃襯底上、室溫下制備出了 In-Ga-Zn-O 透明導(dǎo)電薄膜。系統(tǒng)研究了退火溫度和沉積功率對薄膜的結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能和光學(xué)性能的影響。關(guān)于In-Ga-Zn-O 薄膜在不同溫度下退火的研究結(jié)果表明，在 300℃至 500℃的退火溫度范圍內(nèi)，退火后的 In-Ga-Zn-O 薄膜為非晶薄膜，500-800nm 可見光范圍內(nèi)，薄膜的平均透過率超過 80%。350℃退火后樣品的電阻率最低，光學(xué)帶隙最大，達(dá)到 3.91eV。關(guān)于In-Ga-Zn-O 薄膜在不同沉積功率下制備的研究結(jié)果表明，在 80-150W 的沉積功率范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)制備的 In-Ga-Zn-O 薄膜為非晶薄膜，500-800nm 可見光范圍內(nèi)，薄膜的平均透過率超過 90%。薄膜的電阻率隨著沉積功率的增大而降低，禁帶寬度隨著沉積功率增加而減小。
采用射頻磁控濺射法制備了 α-IGZO/Zr0.5Hf0.5O2/α-IGZO 結(jié)構(gòu)的全透明的阻變存儲器（TRRAM）。系統(tǒng)研究了該存儲器的薄膜結(jié)構(gòu)、透光率、阻變性能和阻變機(jī)制。通過測量 XRD 圖譜證實(shí)樣品中所有的薄膜都是非晶態(tài)。器件的可見光透光率在 400-800nm波長范圍內(nèi)達(dá)到了 87%，高阻態(tài)（HRS）和低阻態(tài)（LRS）的轉(zhuǎn)換次數(shù)最高可重復(fù) 120余次，開關(guān)比（ON/OFF ratio，即高阻態(tài)與低阻態(tài)電阻值的比）最高可達(dá) 6 倍，并且用0.5mV 直流電壓持續(xù)測試 12 個(gè)小時(shí)以上器件的開關(guān)比沒有明顯變化。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了該器件的阻變機(jī)制，發(fā)現(xiàn)氧空位遷移導(dǎo)致的有效肖特基勢壘的變化是造成阻變現(xiàn)象的主要原因。
關(guān)鍵詞 Zr0.5Hf0.5O2薄膜 非揮發(fā)性阻變存儲器 阻變機(jī)制 電輸運(yùn)
第 1 章 引言
1.1 鋯鉿氧（Zr0.5Hf0.5O2）薄膜概述
1.1.1 二氧化鋯和二氧化鉿
鋯鉿氧是二元過渡金屬氧化物二氧化鋯（ZrO2）和二氧化鉿（HfO2）的復(fù)合材料。二氧化鋯常溫常壓下為白色粉末，摩爾質(zhì)量 210.49 g/mol，平均密度 9.68 g/cm3，熔點(diǎn)2758℃，沸點(diǎn) 5400℃，不溶于水。有四方、單斜和立方三種晶相。二氧化鉿與二氧化鋯的化學(xué)和物理特性極為相似。二氧化鉿也有四方、單斜和立方三種晶相，其密度分別為10.3 g/cm3、10.1 g/cm3和 10.43 g/cm3。同樣有極高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。它們都具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性能。由于其高穩(wěn)定性和高介電常數(shù)，近來的研究表明氧化鋯和氧化鉿薄膜有被用來替代 MOSFET 中二氧化硅（SiO2）作為柵極絕緣層的潛力[1]。 Weijun Zheng 等人[2]研究了二氧化鋯和二氧化鉿的電學(xué)結(jié)構(gòu)。研究者從實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)兩個(gè)方面證實(shí)了二者的電學(xué)結(jié)構(gòu)存在明顯差異。從光子能譜測量實(shí)驗(yàn)（photoelectron spectroscopic experiments）結(jié)果來看，二氧化鋯的電子親和能約為 1.64eV，而二氧化鉿的電子親和能約為 2.14eV。理論推導(dǎo)方面，采用 CCSD(T)方法（the coupled cluster method with single, double, and noniterative triple excitations）推導(dǎo)出二氧化鋯和二氧化鉿的電子親和能分別為 1.62eV 和 2.05eV。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二氧化鉿比二氧化鋯更多的表現(xiàn)出離子性。
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