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.     

AlOx(PI)/HfOx界面调控的阻变开关行为

为了改善阻变开关层在厚度小于10 nm下的氧化铪(HfOx)基阻变存储器的电学性能,提高器件开关均匀性并增大器件开关比,在开关层中加入聚酰亚胺(polyimide,PI)薄层,采用光刻工艺制备Ti/AlOx(PI)/HfOx/Pt和Ti/HfOx/Pt结构的阻变存储器.利用扫描电子显微镜表征分析器件的电极形貌,通过电学...     

Ag/Ag_2O/Pt非易失存储的双极性电阻转变

采用脉冲激光沉积系统制备了Ag/Ag2O/Pt器件并对其电致电阻特性进行了研究.结果表明,所制备的器件在电场触发下具有较好的高低电阻转变特性,器件具有较好的抗疲劳性和温度、时间稳定性.微区XPS测试证明样品电致电阻效应的内在机制是Ag2O的氧化还原反应.     

涂敷n型TiO_2光阳极的研究

研究了在Ti基片上,涂敷Ti(OC_4H_9)_4+C_4H_9OH溶液,在Ar气氛中,700℃处理一小时,所制得的n型多晶TiO_2半导体电极的光电化学性质。用X—射线分析Ti基片上的TiO_2,为金红石结构,并指出Ti基片对形成金红石型TiO_2结构,有明显的效应。试验测定了,开路时n型TiO_2电极光电位随溶液pH的变化,斜率为△φ/△pH?-60mV。并用周期电位扫描方法,研究了在光照及未光照条件下,n型TiO_2电极的i—φ曲线,结果指出水的光分介电压向负方向移动了1.0V以上。     

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.     

Pt/TiO_2/Nb:SrTiO_3/Pt器件的记忆效应

本文以Pt/TiO_2/Nb:SrTiO_3/Pt为研究对象,研究了此种器件的阻变存储效应和容变存储效应.所研究的器件表现出明显的双极多态存储性能,同时也具备负电容的特性.在正、反向偏压的作用下,器件能够实现从导通状态到绝缘态或者其他程度的导通态的转变.不仅如此,该器件还表现出与初始状态关联的负电容特性.产生这些现象的原因可认为是氧空位在外加电场的驱动下移动造成的,从而使得器件的导电状态发生变化,同时也使得电荷变化滞后于电压的变化,产生了负电容现象.     

高钛低铝高温合金电渣重熔钛烧损的研究

本文研究了GH132和GH136合金电渣重熔过程钛烧损的某些机理,发现渣中TiO_2浓度较高时,(TiO_2)是[Ti]烧损的主要氧化剂。与[Ti]相平衡的渣中钛的低价氧化物主要是Ti_3O_5,决定[Ti]烧损速率的主要因素是Ti~(4 )在钢/渣界面层的传质速度,该传质速度随着渣中TiO_2浓度的增加而增大。降低Ti~(3 )向渣/气界面的扩散速度是减少[Ti]烧损的关键环节。实验研究了CaF_2-Al_2O_3-TiO_2渣系中Ti~(4 )在电极/熔渣和金属熔池/溶渣界面1700±10℃时的传质系数与渣中TiO_2含量之关系;测定了Ti~(3 )向渣/气界面(温度为1500℃)的传质系数为2.2×10~(-1)厘米/移。     

脉冲激光沉积法制备的Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜漏电机理

利用准分子脉冲激光器在Pt/Ti/SiO2/Si(111)衬底上制备了Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT)铁电薄膜.利用掩膜技术,采用磁控溅射法在PZT薄膜上生长Pt上电极,构架了Pt/PZT/Pt铁电电容器异质结.采用X射线衍射和电容耦合测试技术分别表征了PZT铁电薄膜的微结构和电学性能.研究发现:在5 V的测试电压下,在560℃较低的沉积温度下生长的PZT薄膜电容器的剩余极化强度为187 C/m2、矫顽电压为2.0 V、漏电流密度为2.5×10-5A/cm2.应用数学拟合的方法研究了Pt/PZT/Pt的漏电机理,发现当电压小于1.22 V时,Pt/PZT/Pt电容器对应欧姆导电机理;当电压大于2.30 V时,对应非线性的界面肖特基传导(Schottky emission)机理.     

金属氧化物阳极的失效行为研究

对 Ru Ti Sn、Ru Ti Ir Sn Co、Ir Ti Ta和 Pt/Ti电极在 1 mol· L-1H2 SO4 中的强化电解失效行为进行研究 ,结果表明 :Ir Ti Ta阳极的强化电解寿命最高 ,Pt/Ti电极次之 ,Ru Ti Sn电极最低。氧化物层的溶解消耗、剥落以及在活性层和基体间有膜生成是氧化物阳极失效的几种主要原因。     

Cu/SiO2结构单元在阻变效应中形成导电通道的模型分析*

通过建立一个模型,简单地讨论了Cu/SiO_2结构单元在阻变效应中形成导电通道的临界电压特性。该模型考虑了Cu离子在SiO_2薄膜的迁移扩散和Cu离子在薄膜内引起的空间电荷效应,同时考虑了电子电导机制。模型的计算表明,薄膜的结构参数(厚度、电极功函数、掺杂等)对导电通道的形成过程有很大的影响,其临界电压随薄膜厚度和电极功函数的增加而增大,而随Cu离子掺杂浓度增大而减小。这一结果对未来存储器件的性能设计和制造具有一定的指导意义。     

前界面缺陷对钙钛矿太阳电池性能的影响模拟

通过对光伏器件的模拟分析可以进一步提高对器件的认识深度,在实际工艺中利于优化器件制备条件,为高效钙钛矿太阳电池提供新思路.借助SCAPS模拟软件研究钙钛矿电池中钙钛矿吸收层、CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/TiO_2界面、TCO/TiO_2界面中缺陷态密度对电池性能的影响,模拟表明CH_3NH_3P I_(3-x)Cl_x中缺陷态密度和缺陷能级位置对器件效率的影响非常大,当缺陷态密度小于10~(16)cm~(-3)时,器件光电转换效率都能保持较高数值,达到16%以上.CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/TiO_2界面层中CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x缺陷态密度对器件的FF影响较大,当缺陷态密度小于10~(17)cm~(-3)时器件填充因子都能保持较高的数值,达到78%以上.TiO_2缺陷态密度降低和掺杂浓度提高对器件填充因子和开路电压都有利.TCO/TiO_2界面层中适当增大窗口层掺杂浓度和带隙可以有效改善器件的光伏性能.     

电极材料对NbOx Mott忆阻器稳定性的影响

为了改善NbO_xMott忆阻器电学稳定性和一致性，提升NbO_x Mott忆阻器构建人工脉冲神经元的应用潜力，研究制备了通孔型NbO_x Mott忆阻器，并对比研究了Pt、W电极材料对器件稳定性和一致性的影响。研究结果表明，相较于常见报道的Pt电极器件，采用W电极的NbO_x Mott忆阻器表现出了更为优越的稳定性和一致性。此外，利用NbO_x Mott忆阻器搭建了振荡电路，成功实现了人工脉冲神经元的功能。基于W电极NbO_xMott忆阻器的人工脉冲神经元可以稳定振荡时间超过10⁶ s,循环耐久性可达10¹²次以上，其振荡波形的幅度及频率稳定性远好于基于Pt电极的人工脉冲神经元。进一步的XPS结果显示，在基于W电极的NbO_xMott忆阻器中，W和NbO_x界面生成了一层致密的WO_x层，有效地阻挡了氧空位在NbO_x材料中的迁移。相比之下，基...     

Pt/纳米TiO2-CNT复合电极的制备及对甲醇的电催化氧化

通过电合成前驱体Ti(OEt)4直接水解法和在恒电位-0.05V (vs. SCE)电沉积法制备Pt/nano TiO2-CNT电极.透射电镜 (TEM) 和X射线衍射 (XRD) 分析结果表明, 锐钛矿型纳米TiO2粒子(粒径5-10nm) 和碳纳米管结合形成网状结构, Pt纳米粒子(粒径8-15 nm)均匀地分散在纳米TiO2/碳纳米管复合膜表面.通过循环伏安和计时电流测试表明, Pt/ nano TiO2-CNT电极具有高活性表面, 同时对甲醇的电化学氧化具有高催化活性和稳定性,Pt载量为0.24mg/cm2时, 常温常压下甲醇的氧化峰电流达到260mA/cm2.     

聚苯胺膜载铂电极对乙醇的电催化性能

利用脉冲电位法,在置于硫酸溶液中的Pt片电极上电聚合导电高分子聚苯胺,将其用于催化剂Pt负载。采用恒电位法和脉冲电位法沉积Pt催化剂制备了聚苯胺载铂复合电极（Pt-PANi/Pt）。通过循环伏安和SEM测试证明:Pt的电沉积方法和铂载量的大小对聚苯胺载铂电极催化乙醇的电活性具有很大影响。在一定的铂载量下,脉冲电位法电沉积Pt形成的复合电极较恒电位法电沉积Pt得到的复合电极对乙醇具有更高的催化活性;交流阻抗测试Pt-PANi/Pt复合电极结果表明:电化学反应阻抗小,催化活性高;反应温度提高,有利于乙醇的催化氧化,反应温度为80℃时,催化电流达到32mA/cm²。     

电子注入与自束缚电子机制

本文通过介绍外加电场改变Pr_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3/Nb-SrTiO_3结器件偏压势垒及电致改变器件超导与铁磁性能的实验来说明,电致触发引起改变器件材料本征性质的原因是材料中载流子发生了变化.以此引入并探讨电子注入以及形成自束缚电子驱动机制.因为零电压下被改变的材料本征性质仍然得以保留,则被注入的电子应该仍然停留在器件材料内部.从能带论的角度出发,停留在器件材料内部的被注入电子应该会改变材料的离子价态与能带并对于材料的本征性能电阻、超导和铁磁性质产生影响.发表的光电子能谱实验结果说明,氧化物器件电致电阻开关前后材料离子价态确实出现了变化.实验数据还展示,电触发状态的器件电阻值依赖于电触发的电压、电流或脉冲时间,这应该是展示触发引起的电阻值与注入电子数量相关.发表的电致电阻开关变换实验数据进一步说明电子注入以及形成自束缚电子驱动机制的合理性.仔细测量的实验数据中可以观察到自建偏压势垒的出现,这对于充分理解电致激发形成了亚稳态自束缚电子是关键的.通过对实验数据的系统整体思考和分析,确实构建了认识电致电阻开关变换驱动机制的合理框架.而该通过电子注入改变材料本征性质的新方法则打开了物理和材料学应用及研究的新领域.     

Ti/TiO_2界面的整流特性研究

采用电化学阳极氧化法在钛片表面构筑了一层结构有序、纳米级的TiO2纳米管阵列膜层,考察了制备电压对TiO2纳米管阵列形貌和尺寸的影响,应用扫描电子显微镜(SEM)对膜层的形貌进行了表征,测量了Ti/TiO2界面的整流特性,研究了TiO2纳米管阵列膜层结构与Ti/TiO2界面的整流特性的关系。结果表明:制备电压对TiO2纳米管阵列的结构起到关键的作用,二氧化钛纳米管之所以具有整流特性是由于Ti/TiO2界面具有类似p-n结的性质。利用二氧化钛纳米管的整流特性,人们可以制备出各种性能优良的材料和器件。     

2013-09 封面图片说明——稀土锰氧化物掺杂材料的电磁特性

 钙钛矿型化合物具有十分重要的铁电压电、高温超导、光子非线性、庞磁电阻、磁致冷和催化等性质.在庞磁电阻材料研究中,具有钙钛矿结构的稀土掺杂锰氧化物材料是数十年来凝聚态物理研究的重要领域.由于其载流子自旋极化率接近100%,且在铁磁转变居里温度附近表现出庞磁电阻效应引起人们的广泛兴趣,而镧系稀土锰氧化物更是备受关注.研究发现,多晶锰氧化物在较低磁场下仍然能够表现出较好的低场磁电阻效应.近年来,发展前景良好的磁致冷工质材料,钙钛矿结构稀土锰氧化物的磁卡效应研究再次引起广泛关注.大部分稀土元素的磁矩都很高,有利于产生大的磁熵变,但居里温度偏低.人们普遍认为,利用掺杂使锰氧化物的居里温度接近理想值,同时又保持其具有大的磁熵变这一特点,有可能取得新的突破.     

铜纳米颗粒对氧化铪/氧化锌双介质层阻变特性的影响

通过微电子加工工艺制备了具有Ti/HfO_x:Cu NPs/ZnO/ITO结构的阻变存储器,研究铜纳米颗粒对器件阻变性能的影响. 研究表明,铜纳米颗粒不仅使器件操作电压减小、并且更加均一,而且增大了器件高低阻态的电阻值比（开关比）,高、低阻态电阻值更加稳定,表现出优异的耐擦写特性. 纳米颗粒的引入还使低阻态的导电由普尔-法兰克发射机制主导转变为欧姆导电细丝主导. 进一步研究发现,纳米颗粒增强了局部电场,不仅保证了较小电压下可产生更多的氧空位,还限定了导电细丝的位置. 此外,铜纳米颗粒有利于降低器件操作电压并提高其均一性,有助于提高阻态电阻值的稳定性.     

复合镀电触点耐电蚀机理的研究

采用X射线光电子谱对Ag-La_2O_3复合镀层进行了分析。结果表明,微粒在镀层中不是简单的机械夹杂,而是在接触界面处与周围的Ag原子发生化学作用,形成Ag、La、O非计量界面扩散反应层。文中讨论了荷负电徽粒的复合电沉积机理,以“微粒效应”和“电蚀中心”的观点解释Ag-La_2O_3复合镀电触点耐电蚀现象。     

Ag与La_(0.6)Dy_(0.1)Sr_(0.3)MnO_3复合体系中的低场磁电阻增强

文章采用固相反应法制备La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3/Agx(x=0,0.04)样品,通过XRD、磁化强度、电阻率与温度的关系,研究样品的磁性质、输运行为、输运机制及磁电阻效应。结果表明,少量掺杂时有Ag相出现,Ag主要以金属态分散到母体颗粒的界面处,使体系形成两相复合体。掺Ag样品在296 K、0.2 T磁场下,峰值磁电阻明显增强,达9.1%,比La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3的2.2%增加了4倍多。这与颗粒母体界面结构的改善有关,也与材料电阻率的降低有关。掺Ag样品在45~130 K温区磁电阻均在20%以上,实现了增宽磁电阻温区的目的。