含Ti电极的非晶钛酸锶薄膜的阻变开关特性研究

采用射频磁控溅射法制备Ti金属薄膜作为反应电极,结合脉冲激光沉积法在Pt/Ti/Si衬底上制备了Ti/非晶-SrTiO3-δ(STO)/Pt结构的阻变存储器件单元。器件的有效开关次数可达200次以上。利用5 mV的小电压测量处于高低阻态的器件电阻,发现在经过3.1×105s以后,两种阻态的电阻值均没有明显的变化,说明器件具有较好的保持特性。器件处于高阻态和低阻态的电阻比值可达100倍以上。在9 mA的限制电流下,器件的低阻态为500Ω,有利于降低电路的功耗。氧离子和氧空位的迁移在阻变开关中起到重要的作用,界面层TiOχ发挥着氧离子库的作用。阻变开关机制归因为导电细丝(Filaments)的某些部分出现氧化或者还原现象,造成导电细丝的形成和断开。

In-Ga共掺杂ZnO的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理,研究本征ZnO、In和Ga分别单掺杂及In-Ga共掺杂ZnO的电子结构和光学性质.结果表明：In掺杂的ZnO晶胞体积减小,Ga掺杂的ZnO晶胞体积增大,In-Ga共掺杂的ZnO晶胞体积增大是由掺入的Ga决定的;在ZnO禁带中引入杂质能级,禁带宽度变小,导电能力提高;In-Ga共掺杂后,ZnO吸收带边红移,在波长为302.3～766.8 nm的可见光范围内吸收减弱.

溅射功率对射频磁控溅射制备非晶In-Ga-Zn-O薄膜的影响

采用射频磁控溅射法在室温玻璃衬底上成功地制备出了铟镓锌氧(In-Ga-Zn-O)透明导电薄膜。研究了不同溅射功率对In-Ga-Zn-O薄膜结构、电学和光学性能的影响。X射线衍射(XRD)表明,在80～150 W溅射功率范围内,In-Ga-Zn-O薄膜为非晶结构。随着溅射功率的增加,生长速率成线性增加,电阻率逐渐降低。透射光谱显示在350 nm附近出现较陡的吸收边缘,说明In-Ga-Zn-O薄膜在以上溅射功率范围内具有良好的薄膜质量。光学禁带宽度随着溅射功率增加而减小。In-Ga-Zn-O薄膜在500～800 nm可见光区平均透过率超过90%。

真空退火温度对射频磁控溅射制备非晶In-Ga-Zn-O薄膜性能影响的研究

采用射频磁控溅射技术在室温下玻璃衬底上制备了铟镓锌氧（In—Ga—Zn-O）透明导电薄膜，并对该薄膜进行了真空退火。研究了不同退火温度对In-Ga—Zn-O薄膜结构、电学和光学性能的影响。X射线衍射（XRD）表明，在300℃至500℃退火温度范围内，In-Ga-Zn-O薄膜为非晶结构。随着退火温度的增加，薄膜的电阻率先减小后增大。透射光谱显示退火后In-Ga-Zn-O薄膜在500—800nm可见光区平均透过率超过80％，且在350nm附近表现出较强的紫外吸收特性。经过退火的薄膜光学禁带宽度随着退火温度的增加先增大后减小，350℃最大达到3．91eV。

含Ag电极的非晶In-Ga-Zn-O薄膜的阻变开关特性

采用射频磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了非晶InGaZnO4(α-IGZO)薄膜,利用直流磁控溅射法制备的Ag金属薄膜作为反应上电极,构建了Ag/非晶InGaZnO4(α-IGZO)/Pt结构的阻变存储器件单元。所制备的器件具有双极型阻变特性,写入时间仅为107 ns,经过300次循环开关后,器件仍显示良好的开关效应。对置于高低阻态的器件使用5 mV横电压测量其电阻,电阻值经过1.2×104s无明显衰减趋势,表明器件具有较好的保持特性。阻变开关机制归因于在外加电场的作用下,由于电化学反应,使得Ag导电细丝在存储介质α-IGZO薄膜中形成和溶解。

RF磁控溅射沉积压强对InGaZnO4薄膜特性的影响

采用射频（RF）磁控溅射沉积方法,在室温不同压强下在石英玻璃衬底上制备出高透光率与较好电学性质的透明氧化物半导体InGaZnO4（IGZO）薄膜,并对薄膜进行X线衍射（XRD）、生长速率、电阻率和透光率的测试与表征.结果表明,实验所获样品IGZO薄膜为非晶态,薄膜最小电阻率为1.3×10^-3Ω·cm,根据光学性能测试结果,IGZO薄膜在200～350 nm的紫外光区有较强吸收,在400～900 nm的可见光波段的透过率为75％～97％.