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1、第2期陳寶龍，等：(OO1)IR1~1Ti02薄膜水熱生長(zhǎng)機(jī)理及其憶阻性能科研與開(kāi)發(fā)凈)》’‘)}'(千(OO1)取向TiO2薄膜水熱生長(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)機(jī)理和憶阻性能。水熱生長(zhǎng)結(jié)果表明，預(yù)沉積無(wú)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(zhǎng)。薄膜的憶阻特性檢測(cè)表明，(001)取向的Ti02薄膜憶阻單元具有良好的開(kāi)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(jiǎn)單，成本低，在憶阻器領(lǐng)域會(huì)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(hào)：0782．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(chǔ)器(RRAM)又稱憶阻器，以其高存儲(chǔ)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(diǎn)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(cè)出了憶阻特性。其中，TiO薄膜材料有良好的物理化學(xué)生長(zhǎng)并降低制備成本Ll，本論文通過(guò)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(zhǎng)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(jià)態(tài)的變化使得氧空位產(chǎn)并和遷極，我們組裝了簡(jiǎn)易的憶阻器單元，通過(guò)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(cè)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(shí)驗(yàn)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(cuò)以及晶界處試驗(yàn)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(shì)。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(guò)脈沖激分析純
7、(AR)，由上海國(guó)藥化學(xué)試劑有限公司提供。收稿日期：2014—2—18基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)學(xué)基金(No．50802035)，山東省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(No．ZR2010EZ003)。作者簡(jiǎn)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(kāi)和短路突變，主要來(lái)自Ag沿施
