【摘 要】
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本论文旨在研究过渡族金属氧化物纳米结构薄膜(Ta2O5薄膜)的制备方法以及基于氧化钽薄膜的RRAM器件的存储特性，探讨了薄膜尺寸、器件的设计对电致开关的影响，并对阻变机理进行
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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本论文旨在研究过渡族金属氧化物纳米结构薄膜(Ta2O5薄膜)的制备方法以及基于氧化钽薄膜的RRAM器件的存储特性，探讨了薄膜尺寸、器件的设计对电致开关的影响，并对阻变机理进行了大胆猜测。在氧化钽薄膜电化学氧化技术制备的过程中，发现薄膜厚度尺寸、颜色和阳极氧化电势，三者间存在一定关联，对此，我们总结归纳了这一规律并用合理的理论进行解释。主要研究的内容和结论如下：
1)采用简单、经济、有效的阳极氧化技术在金属钽表面制备一层具有纳米尺度的均匀的、致密的、非晶态的Ta2O5薄膜，利用改变阳极氧化制备工艺条件得到不同颜色的Ta2O5纳米薄膜，通过椭圆偏振仪和光谱光度计得到的薄膜厚度和反射谱，确立了膜厚、颜色、氧化电压三者间的关系，建立了理论模型，证实了颜色变化主要由薄膜厚度调控。
2)采用电化学阳极氧化技术构筑了金属-金属氧化物-金属(Ag/W-Ta2O5-Ta)异质纳米结构，通过微探针电接触，连接传统半导体分析仪在正负循环偏压下对氧化物电致电阻变化行为、电开关容忍性、信号比等特征参数进行测试。并研究了介电薄膜厚度、界面电极配置对电开关特征参数的影响，并基于纳米尺度电子、离子与局域氧化还原过程在界面处的耦合效应，分析了异质纳米结构薄膜中电致电阻变化的物理机制。采用不同上电极(Top Electrode.TE)的金属材料，Ag和w分别进行配置，在Ta2O5非晶薄膜中发现了单极性和双极性两种电致电阻效应，对于活性电极Ag，在偏压作用下银元素会容易在氧化物中扩散，体系的阻值因导电金属通道的生长与断开而改变；惰性金属W做上电极，则主要考虑氧化物中氧空位的定向迁移、高导电率非计量比次氧化物(TaOx)的形成导致体系阻值变化。
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