论文摘要
现今,存储器已经十分广泛地应用于各种电子产品中,并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发展,人们对存储器的性能也提出了更高的要求。虽然闪存有很多优点,但随着器件尺寸不能一直减小,否则将导致浮栅氧化层厚度将一直减小,量子隧穿效应会造成导致器件存在严重的漏电,散热差等问题,从而影响存储器的可靠性和稳定性。因此,其很难得到进一步的发展。基于此,人们开始研究新的非挥发性随机存储技术。目前已研制出多种新型非挥发性存储器,其中包括铁电存储器（FRAM）、磁存储器（MRAM）、相变存储器（PRAM）、和电阻式存储器（ReRAM）等。在这些新型存储器中,电阻式存储器研究起步较晚,但电阻式存储器具有很多优势而越来越受到关注,如制备方法简单、存储密度高、读写速度快、非破坏性读取、低功耗、低成本与传统CMOS工艺兼容性好。由于ReRAM具有以上优势而开始被广泛研究,有望成为下一代通用存储器。TiO2是一种半导体材料,显现出很多吸引人的特性,越来越多的被人们所研究。近年来二氧化钛薄膜材料在应用方面吸引了人们极大地兴趣,分别已被应用在光催化剂、传感器、光电解、太阳能电池和半导体存储器非易失性内存元件等方面。因此,我们有必要对TiO2薄膜的电阻开关特性进行较为深入的研究。本论文采用直流磁控溅射法在重掺硅上制备了TiO2薄膜,研究了不同制备工艺对TiO2薄膜性能以及电阻开关特性的影响,并对基于TiO2薄膜的电阻开关效应的工作机理进行了探讨。另外,我们也制备了柔性电阻开关器件SS/TiO2/Pt/PET和柔性透明电阻开关器件SS/TiO2/CdO/PET,并研究了其相关特性。研究结果表明：磁控溅射法制备得到的TiO2薄膜具有单极性电阻开关特性,其初始化（forming）电压大小与薄膜厚度有关,且随膜厚的增加而增加,而复位（Reset）过程所需能量大小和氧空位的密度有关,薄膜中氧空位的密度较低时,导电灯丝熔断所需能量相应较小。C-V测试表明,高阻态下TiO2薄膜呈现出电容特性。氧含量和退火温度对器件高阻态阻值有很大的影响。此外,研究发现低电阻态下电流传导机制为欧姆传导机制,而高阻态时其机制为空间电荷限制电流机制。柔性电阻开关器件都具有良好的电阻开关性能。
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摘要ABSTRACT第1章 文献综述1.1 引言2的基本性质'>1.2 TiO2的基本性质2薄膜的应用'>1.3 TiO2薄膜的应用1.3.1 光催化剂1.3.2 传感器1.3.3 光电解水制氢1.3.4 染料敏化太阳能电池1.4 电阻式存储器原理及研究进展1.4.1 电阻式存储器工作原理及优点1.4.2 电阻开关效应分类1.4.3 电阻式存储器材料及其类型1.4.4 电阻开关效应机制1.4.5 电流传导机制2电阻开关的国内外研究现状'>1.5 TiO2电阻开关的国内外研究现状2薄膜的制备工艺'>1.6 TiO2薄膜的制备工艺1.6.1 化学气相沉积1.6.2 离子束辅助沉积1.6.3 溶胶-凝胶法1.6.4 反应蒸发法1.6.5 磁控溅射1.7 本课题研究意义及研究内容1.7.1 研究意义1.7.2 研究内容第2章 薄膜的制备及其表征技术2.1 反应磁控溅射2.1.1 反应磁控溅射原理2.1.2 直流反应磁控溅射系统2.1.3 射频反应磁控溅射系统2.2 电子束蒸发2.3 薄膜性能的表征2.3.1 X射线衍射（XRD）测试2.3.2 薄膜光学性质的测试2.3.3 I-V特性曲线测试2.3.4 C-V特性及其高低电阻测试2.4 本章小结2薄膜的制备'>第3章 薄膜生长理论及TiO2薄膜的制备3.1 薄膜制备准备工作2薄膜的制备'>3.2 TiO2薄膜的制备2 薄膜的沉积速率'>3.3 TiO2薄膜的沉积速率3.4 本章小结2薄膜的电阻开关特性研究'>第4章 硅衬底上TiO2薄膜的电阻开关特性研究4.1 电阻开关现象初步研究2薄膜性能的影响'>4.2 沉积时间对TiO2薄膜性能的影响2薄膜晶体结构的影响'>4.2.1 沉积时间对TiO2薄膜晶体结构的影响2薄膜电阻开关特性的影响'>4.2.2 沉积时间对TiO2薄膜电阻开关特性的影响2薄膜性能的影响'>4.3 氧含量对TiO2薄膜性能的影响2薄膜晶体结构的影响'>4.3.1 氧含量对TiO2薄膜晶体结构的影响2薄膜电阻开关特性的影响'>4.3.2 氧含量对TiO2薄膜电阻开关特性的影响2薄膜性能的影响'>4.4 退火温度对TiO2薄膜性能的影响2薄膜晶体结构的影响'>4.4.1 退火温度对TiO2薄膜晶体结构的影响2薄膜电阻开关特性的影响'>4.4.2 退火温度对TiO2薄膜电阻开关特性的影响2薄膜高低电阻的影响'>4.4.3 退火温度对TiO2薄膜高低电阻的影响2薄膜的电阻开关性能比较'>4.5 n型和p型重掺硅上TiO2薄膜的电阻开关性能比较4.6 电阻状态保持特性研究4.7 C-V特性研究4.8 本章小结第5章 柔性电阻开关器件5.1 引言2/Pt/PET柔性电阻开关器件'>5.2 SS/TiO2/Pt/PET柔性电阻开关器件5.2.1 柔性衬底上Pt金属膜的制备5.2.2 晶体结构分析5.2.3 电阻开挂特性分析2/CdO/PET柔性透明电阻开关器件'>5.3 SS/TiO2/CdO/PET柔性透明电阻开关器件5.3.1 柔性衬底上CdO薄膜的制备5.3.2 晶体结构分析5.3.3 光学性能分析5.3.4 电阻开关特性分析5.4 本章小结第6章 结论致谢参考文献附录
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