论文部分内容阅读
近年来,电阻开关（RS）效应由于其重要的科学意义以及在电阻式随机存储器（RRAM）、新的计算机逻辑架构上的应用,已经引起了广泛的关注。众所周知,基于电荷的存储器的发展,如动态随机存储器和闪存,因尺寸效应而大大受限。因此,基于非电荷的存储器已成为人们迫切的需求,它们往往具有低成本、低功耗、高速度和高集成密度等优点。RRAM具有这些优点,被认为是下一代非易失性存储器最具竞争力的候选者之一。到目前为止,人们已经提出了很多机制来解释RS效应,导电细丝的通断是研究比较多的一种机制,但它仍是一个未解决的问题。在NiO的RS效应里,人们比较认可的是细丝的通断机制,但目前并没有真正观测到一条完整的从顶电极到底电极的细丝,也没有结构表征;在NiO开关效应中,是单细丝机制还是多细丝机制,低阻态（LRS）向高阻态（HRS）转变过程中,细丝是如何演变的;Ni细丝是铁磁性的,是否存在磁电耦合呢?本论文针对以上问题,在NiO薄膜中开展了相关的研究,主要内容体现在以下三个方面:第一方面,用脉冲激光沉积的方法,在PtTiSiO2Si衬底上制备了NiO薄膜样品。通过透射电子显微镜（TEM）的观测,我们首次给出了从顶电极延伸到底电极的完整Ni细丝图像,并给出了结构表征。第二方面,通过LRS和不同阻值的HRS的阻抗特性及R-T曲线,分析表明NiO开关效应为多细丝机制。通过拟合,我们也首次给出了NiO开关效应中Ni细丝断裂的具体过程:细丝先逐渐断裂,基本断裂后,间隙再逐渐变大。第三方面,磁电耦合。给出了电场对样品磁性质的调控,电场使样品处于LRS和HRS,室温下不同态的饱和磁化强度相差14%,表明电场对样品磁性质有显著调控。给出了磁场对样品电性质的调控,LRS表现的是各项异性磁电阻（AMR）效应,HRS表现的是反常AMR效应、AMR效应和TMR效应。NiO电阻开关效应中磁电耦合现象的发现,为以后多功能存储器件的研究奠定了基础。