电阻的涂层（薄膜涂层论坛）和瓷芯是怎么共同发挥作用的？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-03-03 15:54 标签： 薄膜电阻
铜氧化物Pr_2CuO_4薄膜电阻开关特性的研究--《河南大学》2015年硕士论文
铜氧化物Pr_2CuO_4薄膜电阻开关特性的研究
【摘要】：随着科技的进步和生活节奏的加快,人们对芯片的处理速度、功耗等性能的要求也越来越高。尤其是当今盛行的非易失性存储器即将达到其尺寸的极限,使新型非易失性存储器的研究越来越迫切。在研究中,人们发现阻变式存储器(RRAM)在读写速度、功耗和存储密度等方面优势明显,被认为是下一代存储器强有力的竞争者。RRAM主要是靠电阻的巨大变化来进行数据存储的。研究发现,在外加电压或电流的激励下,金属/绝缘氧化物/金属结构的RRAM会发生巨大的电阻跳变,而且这种跳变是可逆的。目前已经发现的RRAM薄膜器件的存储机制有很多种。主要有细丝机制、空间电荷限制电流机制和肖特基机制等。但是这些机制的研究还处于试验阶段,没有形成统一的理论体系。本实验中,我们制备了铜氧化物Pr2Cu O4(PCO)薄膜器件,在其电阻开关特性的研究中发现其具有单极性、双极性和阈值开关等三种电阻开关现象。本文主要内容如下。在第二章中,主要介绍了脉冲激光沉积(PLD)、磁控溅射、离子溅射等制备薄膜和电极的技术,还简要介绍了X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)等薄膜表征手段,并对它们的工作原理做了简单说明。在第三章中,我们采用固相反应法制备了PCO陶瓷靶材,并做了XRD表征,证明了靶材的可靠性。然后使用PLD技术在Pt衬底上制备了PCO薄膜,对薄膜做了XRD、AFM表征。在室温下采用Keithey2400源表对Pt/PCO/Pt器件进行了电学测试。结果显示器件具有典型的单极性电阻开关特性。通过对PCO薄膜XRD和Pt/PCO/Pt器件的I-V特性曲线分析,认为器件低阻和高阻的转变是由PCO薄膜内部的氧空位在电场作用下形成的导电细丝的形成与熔断引起的。试验还发现Pt/PCO/Pt器件具有很好的重复性和保持性。在第四章中,我们采用PLD技术在Si、Pt、STO和NSTO等衬底上制备了PCO薄膜,对薄膜做了XRD、SEM和AFM表征。制备了具有不同上电极的M/I/M结构的器件。在NSTO的背面做了In电极,制备了Pt/PCO/NSTO/In结构的器件。在对这些器件的电学测试中发现,Au/PCO/Pt器件具有不稳定的单极性电阻开关特性、Ag(离子溅射制备)/PCO/Pt器件具有不稳定的双极性电阻开关特性、Ag(磁控溅射制备)/PCO/Pt器件的电阻一直处于较低的状态、Pt/PCO/Si器件具有不稳定的单极性电阻开关特性,工作电压很大,功耗较高、Au/PCO/Si器件具有不稳定的双极性电阻开关特性,工作电压也较大,功耗较高、Pt/PCO/NSTO(100)/In器件具有稳定的阈值电阻开关特性,有很好的重复性、而Pt/PCO/NSTO(110)/In器件具有很不稳定的阈值电阻开关特性,重复性很差。Au/PCO/Pt器件和Ag/PCO/Pt器件的电阻开关行为主要来自于不对称的肖特基势垒。磁控溅射制备的Ag电极纯度很高(为99.0%),导电性很好,使得Ag(磁控溅射制备)/PCO/Pt器件的电阻很低,没有出现电阻开关现象。Si在空气中极易氧化的特性导致了在Si衬底上制备的器件具有较高的电阻转变电压。具有不同晶面取向NSTO衬底的器件呈现出了不同的开关现象,NSTO衬底的晶面取向决定了PCO薄膜的晶面取向,进而影响了器件的电学特性。通过以上对比,我们知道了不同的衬底和上电极都对器件的电阻开关特性起着至关重要的影响。
【学位授予单位】：河南大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TP333
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