納米ZnO-有機復(fù)合結(jié)構(gòu)阻變存儲器件研究.pdf

1、基于無機納米顆粒/有機物的復(fù)合阻變存儲器件以高讀寫速度，高存儲密度和簡單的制備工藝等特點被認(rèn)為是下一代非易失性存儲器中最有利的競爭者。目前該類器件的研究還處于初級階段，納米材料對器件阻變行為、能級結(jié)構(gòu)對器件的性能影響規(guī)律還不清楚，器件的阻變機制與納米材料特性的關(guān)聯(lián)性也有待深入的探討。
　　本論文從納米材料表面修飾、材料缺陷調(diào)控、器件能級結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面改善器件性能，分析了器件阻態(tài)轉(zhuǎn)變的機理和載流子的傳輸機制。
　　1采用原位生

2、長的方法制備了SiO2修飾表面的ZnO納米顆粒。運用簡單的旋涂成膜的方法制備了結(jié)構(gòu)為ITO/SiO2表面修飾的ZnO鑲嵌在PVP中/Al的復(fù)合阻變存儲器件，I-V曲線顯示SiO2修飾層一定程度上提高器件的阻變性能。討論認(rèn)為SiO2修飾層除了具有降低ZnO納米顆粒的表面態(tài)、提高ZnO納米顆粒的分散性和成膜性、限制電子的復(fù)合消耗的作用之外，寬帶隙的SiO2修飾層作為電子的隧穿層，使得外加電場撤去后電子更容易保持在ZnO納米顆粒中，提高了器件

3、的穩(wěn)定性和器件的開關(guān)比。對器件阻態(tài)的轉(zhuǎn)變機制以及載流子的傳輸方式的討論認(rèn)為，復(fù)合器件中ZnO納米顆粒對電荷的俘獲和釋放導(dǎo)致內(nèi)部空間電場的形成與消失，在ON態(tài)時器件中載流子的傳輸主要以歐姆傳導(dǎo)為主，在OFF態(tài)時，正壓區(qū)器件中載流子主要為空間電荷限制電流，負(fù)壓區(qū)器件中載流子的傳導(dǎo)則以熱電子發(fā)射機制為主。
　　2采用化學(xué)浴沉積法制備了ZnO納米棒陣列。利用退火前后樣品的光致發(fā)光光譜認(rèn)為ZnO納米棒體內(nèi)主要存在氧空位和鋅空位。對比了真空退

4、火前后得到的ZnO納米棒陣列所制備的FTO/ZnO NRs/PMMA/Al阻變器件。I-V測試發(fā)現(xiàn)相比于退火的納米棒材料，未經(jīng)退火處理的納米棒制備的器件具有良好的阻變性能。分析認(rèn)為器件阻變現(xiàn)象可能與ZnO納米棒體內(nèi)氧空位缺陷有關(guān)，電場作用下由Al電極注入的電子被ZnO納米棒體內(nèi)氧空位缺陷俘獲，形成一個與外界相反空間電場，阻礙載流子進一步注入，器件由ON態(tài)轉(zhuǎn)變到OFF態(tài)，反向電場下被俘獲電荷的釋放使得器件又恢復(fù)到ON態(tài)。
　　3制備