论文部分内容阅读
随着时代与科技的发展,人们身边的电子产品越来越多,像相机、智能手机以及平板电脑等等都在改变着我们的生活。这是一个信息爆炸性发展的时代,我们对信息的处理和存储的要求也越来越高,而当前主流的存储技术Flash技术已经渐渐不能够满足当前发展的需要,虽然当今时代的非挥发性存储器还是以Flash闪存为主,但基于Flash技术的存储器从目前来说其技术瓶颈已经制约了非挥发性存储器的发展,因而寻求新型的非挥发性存储器是全球各大知名半导体公司以及研究院校的热点课题。虽然磁存储器(MRAM)、铁电存储器(FRAM)以及相变存储器(PRAM)曾被报道过,但是阻变存储器(RRAM)其自身的优点,成为了替代Flash存储器的有力竞争者。由于二元过渡金属氧化物为基础的RRAM器件具有传统CMOS工艺兼容性好,噪声容限强等优点,所以电阻式随机存储器(RRAM)作为Flash技术替代品的有力竞争者,研究RRAM及其功能材料的阻变特性有着重要的意义。而ZnO为一种宽禁带半导体材料,是目前研究最多的一种半导体氧化物。纤锌矿结构的ZnO,作为一种重要的二元过渡金属氧化物,具有大的激子结合能(60mV,室温)和直接宽带隙(3.37eV,室温),因此它在激光二极管、短波长光发射二极管和低阀值电流方面有很大的应用前景。与此同时,ZnO的高电子迁移率和高透明特性使其在微电子方面也有不少应用,所以用ZnO制备RRAM对于基础科学和商业应用都有重要的意义。因此本文选择采用ZnO作为阻变材料。本文主要研究了在常温下用脉冲激光沉积法在PET衬底上生长具有较好结构和阻变结构的Mn-doped ZnO薄膜(MZO)的工艺参数,通过生长Ti-Au顶电极,对MZO薄膜进行电学性能测试,研究表明:1.10Pa氧分压、140mJ激光能量以及100nm厚度的条件下生长ZnO薄膜其结构以及阻变性能均达到最优;2.在ZnO上探索的最优工艺参数能够很好的在MZO薄膜上进行移植,通过对MZO进行电学性能测试表明,Mn掺杂过后的ZnO能够有效地改良ZnO薄膜的初始阻值,对ZnO薄膜阻变的阻值窗口有较大幅度的提高。3.通过对I-V曲线的拟合,发现MZO薄膜的I-V曲线与电荷修饰界面的肖特基发射机制的理论曲线相吻合,采用了电荷修饰界面的肖特基势垒效应理论,能合理地解释MZO的阻变机制。