研究目的
通过射频磁控溅射法研究BiFeO3薄膜的生长以探究其电阻开关效应,并研究阻变随机存取存储器(RRAM)的物理机制。
研究成果
BiFeO3/Nb:SrTiO3异质结构展现出超过100的电阻比和优异的保持特性的双极电阻开关特性,这归因于通过空间电荷限制传导实现的载流子捕获/释放机制,为RRAM应用提供了研究思路。
研究不足
该研究仅限于室温测量和特定溅射条件;该机制可能无法完全推广,进一步优化参数可能会提高性能。
1:实验设计与方法选择:
研究采用射频磁控溅射技术在室温下于Nb:SrTiO3衬底上沉积BiFeO3薄膜,随后通过退火处理实现结晶化。通过电学测量观察双极电阻开关特性。
2:样品选择与数据来源:
样品制备使用(001)取向的0.7wt% Nb掺杂SrTiO3单晶衬底。数据来源于X射线衍射、原子力显微镜和电流-电压测量。
3:7wt% Nb掺杂SrTiO3单晶衬底。数据来源于X射线衍射、原子力显微镜和电流-电压测量。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括射频磁控溅射系统、X射线衍射仪(D8 Advance,布鲁克)、原子力显微镜(Multimode Ⅷ,布鲁克)和半导体参数分析仪(安捷伦科技B1500A)。材料包括Bi1.1FeO3靶材、Pt和In电极。
4:1FeO3靶材、Pt和In电极。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:薄膜沉积采用特定参数(本底真空3.2×10-4 Pa,工作气压0.83 Pa,Ar气氛中射频功率65 W),在600°C氧气中退火30分钟并沉积电极。测量过程包括电压扫描和J-V特性记录。
5:2×10-4 Pa,工作气压83 Pa,Ar气氛中射频功率65 W),在600°C氧气中退火30分钟并沉积电极。测量过程包括电压扫描和J-V特性记录。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用半对数和双对数图分析确定导电机制,统计分析电阻比率和保持时间。
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获取完整内容-
X-ray diffractometer
D8 Advance
Bruker
Evaluate the crystalline quality of the BFO films
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Atomic force microscope
Mutimode Ⅷ
Bruker
Characterize the surface morphology
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Semiconductor parameter analyzer
B1500A
Agilent Technologies
Perform current-voltage measurements
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RF magnetron sputtering system
Deposit BiFeO3 thin films
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DC magnetron sputtering system
Deposit Pt top electrodes
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Tube furnace
Annealing samples
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