HfOx缓冲层对γ-Fe2O3纳米微粒膜电阻开关特性的影响.PDF

中国科学: 物理学 力学 天文学 2014 年 第44 卷 第4 期: 417–424 SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica Astronomica SCIENCE CHINA PRESS 论 文 HfO 缓冲层对-Fe O 纳米微粒膜电阻开关特性的 x 2 3 影响 刘志江, 张守英, 霍进迁, 李建, 邱晓燕* 西南大学物理科学与技术学院, 重庆 400715 *联系人, E-mail: qxy2001@ 收稿日期: 2013-10-22; 接受日期: 2013-12-05 国家自然科学基金(批准号:和中央高校基本科研业务费专项资金(编号: XDJK2011C038)资助项目 摘要 本文利用射频磁控溅射和滴涂法在Pt/Ti/SiO /Si 衬底上制备了HfO / -Fe O /HfO 三明治结构, 2 x 2 3 x 研究了 HfO 缓冲层对-Fe O 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: -Fe O 纳 x 2 3 2 3 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 HfO 缓冲层后, -Fe O 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 x 2 3 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. 关键词 -Fe2O3 纳米微粒, HfOx 薄膜, 电阻开关特性 PACS: 72.80.Ga, 73.40.Rw, 77.80.Fm doi: 10.1360/SSPMA2013-00079 1 引言 而备受研究者关注. 2004年, 韩国三星公司研究人员 首次将一个NiO薄膜阻变存储器和一个金属-氧化物- 氧化物薄膜基于金属-绝缘体-金属(MIM)结构 半导体(MOS)场效应晶体管集成在一起[10], 突破了 的电阻开关 (Resistive Switching, RS) 特性研究报道 阻变存储器与当今硅基半导体器件集成不兼容的难 可追溯到20世纪60年代[1,2] ; 时至今日, 研究发现绝 题, 从而使得阻变随机存储器(Resistive