碳納米管電極基阻變存儲器的特性研究.pdf

1、近年來，具有高密度、高速度和低功耗等特點的非揮發(fā)性存儲器件在存儲器的發(fā)展過程當中占據著越來越重要的地位。而在眾多的新型非揮發(fā)性存儲器中，阻變存儲器展現出優(yōu)越的微型化潛能、較快的工作速率、較低的能量功耗及較高的擦寫次數等優(yōu)勢，故其被認為是取代傳統(tǒng)存儲器的最有利競爭者之一。隨著器件的特征尺寸逐漸減小，碳納米管優(yōu)越的電學、熱學性能及納米量級的尺寸對于解決阻變存儲器尺寸限制提供了途徑。因此本文主要對碳納米管電極在阻變存儲器件中應用進行了探索，具

2、體內容如下：
　　本文通過熱 CVD的方法，主要從襯底退火工藝、催化劑的選擇、CH4/H2流量比、生長時間和生長溫度等方面對碳納米管的橫向生長工藝進行了探索和優(yōu)化。通過實驗結果得出當退火環(huán)境為500sccm O2，退火溫度為900℃、退火時間為8h時，襯底的均方根粗糙度最小，最有利于CNTs的生長；當催化劑為1 nm Ni，CH4：H2=500:60，生長溫度為900℃，生長時間為40min時，橫向碳納米管的生長質量相對最高，最有

3、利于充當阻變存儲器件的電極材料。并在該工藝條件基礎上成功制備了HfO2/CNTs結構阻變存儲器件。
　　基于HfO2/CNTs結構阻變存儲器件，主要研究了Ta、Ti、Cu和Al四種不同金屬上電極對HfO2/CNTs結構阻變器件性能的影響。通過對四種結構器件I-V特性的研究，發(fā)現所有器件都為典型的雙極性阻變特性，并都具有自限流特性，其中 Al/HfO2/CNTs結構器件具有最低的功耗(Ireset=130 nA)及相對最好的阻變性能

4、(自限流、forming-free和低阻態(tài)非線性等)。這也表明Al/HfO2/CNTs結構器件在高密度存儲領域極具應用潛力。
　　在Al/HfO2/CNTs結構器件的基礎上，本文還對該結構器件的阻變層HfO2厚度及催化劑線條的進行了優(yōu)化。此外，通過與Al/HfO2/Ti結構器件阻變性能的對比，發(fā)現碳納米管電極在器件的自限流、超低功耗和低阻態(tài)非線性等阻變特性中發(fā)揮著至關重要的作用。
　　最后，對 Al/HfO2/CNTs結構器