溶液法制备ZnO多晶薄膜电阻开关耐受性衰退物理机制

利用溶液法制备出平整致密的ZnO多晶薄膜,微结构观测分析表明ZnO晶粒为六方纤锌矿结构,平均粒径约为23.7 nm,由薄膜样品的紫外-可见光吸收谱计算出其光学带隙宽度约为3.3 eV. Ag/ZnO/ITO三明治结构单元的电流-电压曲线呈现出稳定的双极性电阻开关特性:置/复位电压小于±0.4 V,在-0.1 V的读取电压下可获得10~3–10~4的高/低电阻值比,明显优于类似溶液法制备ZnO薄膜的电阻开关性能.然而,在周期性电场力作用下,ZnO多晶薄膜内定向漂移的自由氧离子逐渐被晶格氧空位捕获成为不可移动的晶格氧原子.膜内氧空位缺陷浓度的逐渐降低导致膜内氧空位导电细丝通道越来越细,器件无法长时间维持稳定的低电阻态.因此,随着循环周期数的增加,器件的低电阻态逐渐向高电阻态衰退,直至电阻开关窗口消失.     

HfO_x缓冲层对γ-Fe_2O_3纳米微粒膜电阻开关特性的影响

本文利用射频磁控溅射和滴涂法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了HfOx/γ-Fe2O3/HfOx三明治结构,研究了HfOx缓冲层对γ-Fe2O3纳米微粒薄膜电阻开关特性的影响.微结构观测分析结果显示:γ-Fe2O3纳米微粒平均粒径约为34.3 nm,HfOx缓冲层为氧配比不足的单斜相多晶薄膜.电学性能测试表明:插入HfOx缓冲层后,γ-Fe2O3纳米微粒薄膜的电阻开关特性明显改善:在-0.8 V读取电压下,高/低电阻态阻值平均比值约为18.7,该比值可稳定维持100个循环周期.指数定律拟合实验曲线结果表明:高阻态漏电流以缺陷主导的空间电荷限制隧穿电流为主;而低阻态则以欧姆接触电导为主.Ag上电极与HfOx缓冲层界面处氧离子的定向漂移使得薄膜中氧空位缺陷形成的导电细丝通道周期性地导通与截断,从而使得薄膜呈现电阻开关效应.     

金属基底层上NiO(111)外延薄膜的变温电阻开关特性与隧穿机制

利用射频磁控溅射方法在Pt层上制备了沿111晶向外延生长的NiO薄膜,研究了其晶体微结构和变温电阻开关特性.微结构观测分析发现, NiO(111)薄膜与Pt层满足"立方-立方"晶格生长关系.在周期性外电场作用下,薄膜中氧空位的定向漂移和电极附近银离子的氧化还原反应相互促进,使得在较低的翻转电压下即可在薄膜中形成周期性导通/截断的氧空位导电丝通道,从而使得Ag/NiO(111)/Pt存储单元在室温至80°C测试温度范围里的电流-电压曲线均呈现稳定的双极性电阻开关特性.运用Arrhenius作图法以及肖特基热激发隧穿公式拟合薄膜高阻态电流-温度曲线符合线性关系,表明薄膜高阻态漏电流符合肖特基热激发隧穿机制.     

溶液法制备ZnO纳米微粒薄膜的低压电阻开关特性

电阻开关随机存储器是一种有望应用于下一代非易失性存储器的新型存储器件,而ZnO是一种可应用于低电压低能耗电阻开关随机存储器的过渡金属氧化物.我们利用溶液法在40°C低温下制备获得粒径约为7–10 nm的ZnO纳米微粒,然后在优化制备条件下旋涂获得表面平整致密的n型ZnO纳米微粒薄膜.利用紫外-可见光吸收谱推算出ZnO纳米微粒薄膜的光学带隙宽度约为3.34 eV.ITO/ZnO/Al电容器结构的电流-电压曲线具有优良的双极性电阻开关特性:置/复位电压低至±0.2 V;在0.18 V的读取电压下可获得大于100的高/低电阻值比.电场作用下薄膜中ZnO分子发生电化学还原/氧化反应,导致薄膜中富余Zn原子组成的导电细丝周期性导通/截断,从而使得ZnO薄膜表现出电阻开关特性.     

HfAlO_x/γ-Fe_2O_3/HfAlO_x纳米堆栈结构的电阻开关特性

本文用磁控溅射和旋涂法成功制备了HfAlOx/γ-Fe2O3/HfAlOx堆栈结构,该堆栈结构具有典型的双极性电阻开关特性:在-1V读取电压下可获得高达90的高/低电阻态阻值比,该比值可稳定维持近50个循环周期,远优于相同条件下制备的γ-Fe2O3纳米微粒薄膜.线性拟合电流-电压对数曲线结果表明,低电阻态时,样品漏电流特性满足欧姆隧穿机制;高电阻态时,低电场下的漏电流以缺陷主导的空间电荷限制隧穿电流为主,高电场下为串联内置电阻的欧姆隧穿电流;该堆栈结构的电阻开关特性是"体导电细丝通道"和"电场作用下界面势垒改变"共同作用的结果.     

氧分压对 NiOx 薄膜微结构和电阻开关特性的影响

利用磁控溅射方法在镀Pt的Si（100）衬底上沉积制备NiO x 薄膜,研究了氧分压对薄膜微结构和电阻开关特性的影响．微结构观测分析结果表明：在20％氧分压下,可获得沿[200]晶向择优生长的N iO x 多晶薄膜,薄膜表面平整致密,晶粒平均直径约为13.8 nm ,垂直衬底生长形成柱状晶粒结构．磁性测试结果显示薄膜具有典型的铁磁性磁化曲线,但薄膜饱和磁矩随着氧分压增加急剧降低．电学测试结果表明20％氧分压氛围下沉积制备薄膜样品的电流电压曲线呈现出典型的双极性电阻开关特性：在－0.6 V读取电压下,可获得大于10的高／低电阻态阻值比．指数定律拟合电流电压实验曲线表明：薄膜低电阻态漏电流为欧姆接触电导;而薄膜处于高电阻态时,低电压下的漏电流仍以欧姆接触电导为主,高电压下则以缺陷主导的空间电荷限制电流为主．     

阴极共沉积Ni(OH)2薄膜在碱溶液中的电化学特性

采用阴极电沉积法在镍基底上制备Ni(OH) 2 薄膜 ,循环伏安法在 1 0mol·dm-3 KOH溶液中测量了薄膜电极的催化析氧特性 .沉积Ni(OH) 2 的薄膜电极比镍基底增加了 2 0mA·cm-2 的析氧电流 (1 0VvsHg/HgO电极 ) .在制膜过程中掺杂 7?(V/V)得到的复合氢氧化镍薄膜电极在碱溶液中的析氧电流又增加了约 2 0mA·cm-2 .分光光度法和薄层扫描分析法对薄膜进行了成分分析 .     

石墨薄膜电阻开关特性的研究简

采用磁控溅射法以高纯石墨为靶材在单晶硅(100)上制备了石墨薄膜,通过SEM扫描表征其表面形貌以及截面厚度,利用XRD对石墨薄膜的晶体结构进行分析,再运用Keithley 2400对器件的I-V曲线进行测试.研究发现,通过磁控溅射得到的Si/C/Ag结构的器件具有明显的双极电阻开关效应,在一开始时,电阻开关比可以达到105倍,继续扫描直至曲线达到稳定状态后的比值也在103左右.这种显著的电阻开关特性经过研究被认为是石墨在溅射过程中形成稳定的缺陷对载流子的俘获和释放,使得器件的电阻突变而导致的.     

石墨薄膜电阻开关特性的研究

采用磁控溅射法以高纯石墨为靶材在单晶硅(100)上制备了石墨薄膜,通过SEM扫描表征其表面形貌以及截面厚度,利用XRD对石墨薄膜的晶体结构进行分析,再运用Keithley 2400对器件的I-V曲线进行测试.研究发现,通过磁控溅射得到的Si/C/Ag结构的器件具有明显的双极电阻开关效应,在一开始时,电阻开关比可以达到105倍,继续扫描直至曲线达到稳定状态后的比值也在103左右.这种显著的电阻开关特性经过研究被认为是石墨在溅射过程中形成稳定的缺陷对载流子的俘获和释放,使得器件的电阻突变而导致的.     

氧化铅薄膜三层结构的开关特性

在氧化铅薄膜三层结构的电流——电压特性中发现了具有负电阻区的开关现象。由氧化铅薄膜电导率的电场和温度关系可以证实开关前高阻抗状态的电导是由弗仑克尔一波尔机构所决定的,有效陷阱深为0.16电子伏。几次连续循环后缺陷形成的显微照片和阀电压的逐渐变化等事实清楚地表明,开启时伴随着导电管道的热效应起着主要作用。     

氧化锌/银双层膜负反馈阴极电极的制备及性能研究

提出了一种可显著改善碳纳米管(CNTs)场致发射性能的ZnO/Ag双层膜负反馈阴极电极的制备方法.在条形银电极上溅射沉积一定厚度的Zn膜,经热氧化和湿法刻蚀制备成ZnO/Ag双层膜电极.同单层的Ag或氧化铟锡电极相比,该电极不仅具有足够的负反馈电阻(限流电阻)阻止CNTs场发射中过流的发生,而且降低了条形阴极电极的线性电阻,确保了场发射的均匀性.当溅射沉积Zn膜的厚度从40 nm增到120 nm时,热氧化形成的ZnO由孤岛状的颗粒变为连续体的薄膜,ZnO/Ag双层膜电极的表面光洁度比单层的Ag电极有很大的提高,负反馈电阻层的电阻增大,负反馈的能力增强.CNTs薄膜阴极场发射特性曲线证明,ZnO/Ag双层膜电极能明显降低场发射电流的波动,有效提高器件的稳定性和寿命.     

番红花红修饰铅笔芯电极的制备及其在果汁酸度测定中的应用

在含番红花红O的磷酸盐缓冲溶液中,用循环伏安法在经预处理的铅笔心电极上形成了番红花O聚合物薄膜,溶液的pH、扫描电位范围对修饰过程中有影响,在-1.0 V-0.0 V（vs Ag/Agcl）的扫描电位范围和酸性介质中形成的薄膜具有较高电活性和稳定性.根据过程的循环伏安曲线,对聚合的机理进行了讨论.利用该电极的pH响应性能,用扫描峰电位法测定果汁的酸度取得满意结果.     

氮氧化铝的原子层沉积制备及其阻变性能研究

以等离子体增强原子层沉积(PE-ALD)技术生长氮氧化铝(AlNxOy)薄膜,磁控溅射Ag上电极制备结构为Ag/AlNxOy/Pt的阻变存储器(RRAM).器件呈现双极性阻变特性,正向开启电压稳定且分布窄,变化幅度集中在0.5V的范围内.高阻态和低阻态电阻之比超过103,并具有免激活特性.低温测试表明,器件的低阻态电阻和温度正相关,说明了阻变的机制为银导电细丝的形成和断裂.     

微机电系统微米间隙的预击穿和击穿特性研究

为了预测和评估微机电系统(MEMS)中微电极结构的绝缘性能,采用MEMS加工工艺,制备了电极间隙为5～40 μm的金属铝薄膜电极,研究了试样在直流电压下的预击穿过程中电流-电压关系曲线以及击穿电压随电极间隙的变化规律,并利用扫描电子显微镜(SEM)进行了微电极表面的微观分析.研究结果表明:预击穿过程的电流-电压曲线说明,在击穿之前电流的变化主要包括自由带电粒子的定向迁移阶段、电流密度达到饱和阶段以及碰撞电离持续发展形成电子雪崩阶段;场致电子发射的Fowler-Nordheim曲线表明,当微电极的间隙大于5 μm时,其击穿特性仍然符合巴申曲线,与相关文献的研究结论一致;微电极击穿阈值均大于相同间隙的宏观金属电极的击穿阈值;微电极击穿后在阳极表面有坑洞产生,而在阴极表面存在溅射沉积现象.     

槽栅结构SiC材料IGBT的仿真及优化分析

运用半导体物理理论和功率器件模拟软件（SILVACO-TCAD）,研究了新型宽禁带材料SiC槽栅结构IGBT功率半导体器件的电学特性,模拟了不同厚度和掺杂浓度漂移层和缓冲层的IGBT器件的阈值电压、开关特性和导通特性曲线,并分析了漂移层和缓冲层厚度及掺杂浓度对电学特性的影响。结果表明,当SiC-IGBT功率器件漂移层和缓冲层厚度分别为65 μm和2.5 μm,掺杂浓度分别为1×10¹⁵和5×10¹⁵cm^-3时,得到击穿电压为3400 V,阈值电压为8 V。     

共轭聚合物MDMO-PPV的压阻效应研究

本文使用纳米压痕技术测试了聚[2-甲氧基-5-(3′,7′-二甲基辛氧基)-1,4-苯乙炔](MDMO-PPV)的机械性能,发现MDMO-PPV薄膜的杨氏模量与测试时的最大载荷相关.当载荷撤去后,在薄膜上有一个可以通过预压除去的残余形变.预压处理后,薄膜表现出良好的弹性.我们还制备了ITO\MDMO-PPV(80nm)\Al(75nm)结构的压阻器件,测试了在不同压力下的J-V特性曲线.在电压小于1V时,器件的电流传输机制在不同外加压力下均呈现欧姆定律机制;而在电压2~5V范围内,随外加压力增大,电流传输呈现陷阱电荷传输机制(TCLC)和欧姆定律机制共同作用,并逐渐转变为欧姆定律机制.器件在工作电压为1.5V时压阻系数最大,达到3.92×10-2 Pa-1.最后我们对外加压力如何影响器件电流的传输提出了一种可能的机理解释.     

90°扭曲向列型液晶的电-光开关特性

分析90°扭曲向列型液晶的电-光开关特性,将“90°TN—LC”设定为“正常黑”(NB)模式,置于两个透光方向互相平行的偏振片之间.使用函数发生器以100Hz方波的方式加电压于液晶盒的两ITO电极上,将电压值由0逐步增至7V,对NB90°TN-LC进行测量,画出电-光开关特性曲线(I-U曲线),找出开关斜率,临界电压.     

宽禁带SiC肖特基势垒二极管的研制

采用微电子平面工艺 ,高真空电子束蒸发金属Ni作肖特基接触 ,多层金属Ni、Ti、Ag合金作欧姆接触 ,SiO2 绝缘环隔离减小高压电场集边效应等技术 ,制作出Ni/4H SiC肖特基势垒二极管 (SBD) .该器件在室温下反向击穿电压大于 450V ,对应漏电流为 6× 1 0 -6 A .并对实验结果进行分析模拟 ,理想因子为 1 .73 ,肖特基势垒高度为 1 .2 5V ,实验表明 ,该器件具有较好的正向整流特性和较小的反向漏电流 .     

太阳电池并联电阻对Ⅰ-Ⅴ曲线的影响

忽略串联电阻,从太阳电池的Ⅰ-Ⅴ特性方程,数值分析并联电阻对Ⅰ-Ⅴ特性曲线的影响.正常情况下,并联电阻只影响太阳电池的填充因子,对开路电压和短流电流没有影响,但并联电阻极小时,能减小开路电压.并联电阻较小时,能显著地降低填充因子.从短路电流处的斜率,可以简便地计算太阳电池的并联电阻.     

超薄BaTiO_3铁电薄膜隧穿机理研究

采用磁控溅射法制备超薄BaTiO3铁电薄膜,分析了电子隧穿过程,将电流-电压曲线作不同线性拟合,探讨单极性开关和双极性开关形成的物理机制。结果表明Pt/BaTiO3/Pt隧道结中存在SCLC机制、Schottky发射、P-F发射三种物理机制。