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1、第2期陳寶龍,等:(OO1)IR1~1Ti02薄膜水熱生長機(jī)理及其憶阻性能科研與開發(fā)凈)》’‘)}'(千(OO1)取向TiO2薄膜水熱生長機(jī)理及其憶阻性能陳寶龍,武衛(wèi)兵,陳曉東,張楠楠(濟(jì)南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,山東濟(jì)南250022)摘要:通過氟基水熱法合成出(0o1)取向的銳鈦礦TiO2薄膜,討論了薄膜的生長機(jī)理和憶阻性能。水熱生長結(jié)果表明,預(yù)沉積無定形種子層增加了薄膜致密度,氟離子選擇吸附促使TiO2薄膜的取向生長。薄膜的憶阻特性檢測表明,(001)取向的Ti02薄膜憶阻單元具有良好的開關(guān)特性,穩(wěn)定性良好。氟基水熱法制備TiO2薄膜,設(shè)備和工藝簡單,成本低,在憶阻器領(lǐng)域會有
2、很好的應(yīng)用潛力。關(guān)鍵詞:TiO2;取向;水熱合成;RRAM中圖分類號:0782.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1008—021X(2o14)02一oooi一04HydrothermalGrowthMechanismofOrientedTiO2FilmsandtheResistiveSwitchingPropertiesCHENBao—long,UWei—Bing,CHENXiao—dong,ZHANGNan—nan(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,UniversityofJinan,Jman250022,China)Abstract:Hi
3、ghly(001)一orientedTiO2thinfilmsweresynthesizedviaF—basedhydrothermalmethod,thegrowthmechanismandRRAMpropertieswerediscussed.Analysisshowedthatthepre—depositedamorphousseedlayersincreasesthedensity,theadsorptionofF—inducedtheorientationofTiO2in(001)direction.Performancetestsdemonstratedthatthe
4、RRAMcellcomposedoftheorientedTiO2filmshowedniceresistanceswitchingcharacteristicsandgoodretention.ThelowproductioncostoftheF—basedhydmthermalmethodwouldmaketheorientedTiO2filmhavepotential印plicationintheRRAMfield.Keywords:TiO2;Orientation;hydrothermalsynthesis;RRAM阻變隨機(jī)存儲器(RRAM)又稱憶阻器,以其高存儲密光沉積
5、、原子層沉積、溶膠凝膠等工藝,制備薄膜的度、快轉(zhuǎn)換速度、低能耗、高擴(kuò)展性以及非易失性等特點引起晶體結(jié)構(gòu)大多為隨機(jī)取向的多晶狀態(tài),在薄膜中隨機(jī)形成非了人們的廣泛關(guān)注”。NiO[、PMMA[、TiO2【等材料均檢取向的導(dǎo)電通道。相比之下,溶液方法可以控制薄膜的取向測出了憶阻特性。其中,TiO薄膜材料有良好的物理化學(xué)生長并降低制備成本Ll,本論文通過氟基水熱工藝制備了穩(wěn)定性,在RRAM領(lǐng)域被廣泛研究。基于TiO:薄膜的(001)取向的TiO:薄膜,觀察了薄膜的結(jié)構(gòu)和形貌特征,并RRAM大體分為空位遷移和導(dǎo)電絲兩種阻變機(jī)制,在空位遷討論了薄膜的生長機(jī)理。在薄膜表面沉積金屬Ag作為上電移機(jī)
6、制中,氧薄膜材料價態(tài)的變化使得氧空位產(chǎn)并和遷極,我們組裝了簡易的憶阻器單元,通過I—V掃描模式,檢移;在導(dǎo)電絲機(jī)制中,金屬電極在薄膜中的氧化還原反應(yīng)測了(001)取向的TiO薄膜憶阻器的憶阻特性。起到了關(guān)鍵的作用j。在這兩種機(jī)制中,薄膜的憶阻性能與1實驗導(dǎo)電通道的產(chǎn)生有很大的關(guān)系,而形成導(dǎo)電通道的電荷載體1.1試劑與儀器(空穴和電子)更容易在電子遷移能較低的位錯以及晶界處試驗用試劑:乙二醇甲醚、乙酰丙酮、鈦酸四丁酯、氟鈦聚集?,因此,取向薄膜在RRAM領(lǐng)域有很大的優(yōu)勢。酸銨、氟化銨,去離子水為18Mr/的超純水。所有試劑均為目前,應(yīng)用于RRAM領(lǐng)域的TiO薄膜主要通過脈沖激分析純
7、(AR),由上海國藥化學(xué)試劑有限公司提供。收稿日期:2014—2—18基金項目:國家自然科學(xué)學(xué)基金(No.50802035),山東省自然科學(xué)基金重點項目(No.ZR2010EZ003)。作者簡介:陳寶龍(1988一),山東濟(jì)寧人,濟(jì)南大學(xué)碩士研究生;通訊聯(lián)系人:武衛(wèi)兵(1974一),山東菏澤人,副教授,獲博士學(xué)位,主要從事光伏技術(shù)、憶阻器和半導(dǎo)體材料研究。山東化工·4·SHANDONGCHEMICALINDUY2014年第43卷壓下引起的導(dǎo)電通道的斷開和短路突變,主要來自Ag沿施