基于水热法BaxSr1-xTiO3薄膜的制备以及阻变特性研究

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近年来,为了满足人工智能技术进一步发展的需求,越来越多的研发团队将目光投向了全新的非易失性存储技术。阻变随机存储器(RRAM)是最具有前景的新型的非易失性随机存储器(NVRAM)之一,其阻变存储单元(RME)可实现多值存储,阵列可实现内存计算,有望解决冯诺依曼架构计算机的存储墙瓶颈问题,推动人工智能技术发展。钛酸锶钡(BST)作为具有钙钛矿结构的多功能材料在RRAM领域具有广阔的应用前景。论文通过水热法制备了多晶BST薄膜,通过物相检测手段分析薄膜特性,设计并研制出了BST基RME,通过电学测试,系统研究了其阻变特性,并通过构建物理模型解释其阻变机理,论文的主要内容包括以下几个方面:1.设计了Pt/BST/TiN/Pt/Ti结构的BST基RME。用水热法在TiN/Pt/Ti衬底上液相生长BST薄膜,解决了传统物理沉积工艺难以得到多晶相中间介质层的问题。2.用X射线衍射法检测得到BST薄膜具有多晶结构。采用原子力显微镜检测了BST的表面形貌以及粗糙度。3.用I-V曲线检测对BST基阻变过程进行分析,结果表明初始态BST基RME的I-V循环过程具有较大的高低电阻比,随着循环次数增加,BST基RME出现了RS反转的过程。分析了顺时针电阻转变(CWRS)和逆时针电阻转变(CCWRS)过程的双极型阻变特性以及反转过程的变化规律。4.用氧空位导电机制研究了BST基RME的阻变机理。对I-V曲线用双对数曲线进行拟合,判断电流与电压的变化关系,包括欧姆定律与空间电荷限制电流模型。用氧空位导电细丝模型解释了电阻变化过程。讨论了BST基RME在互补型阻变开关方面的应用。
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