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适用于阻变随机存取存储器的可溶液加工ZnO薄膜忆阻器件
摘要： 忆阻器件是一种具有本征记忆性、非线性和无源特性的第四类基本电路元件。本研究采用刮涂法制备了一种低成本、快速生产的ZnO薄膜忆阻器件。该器件的活性层（ZnO）由致密微棒构成，且ZnO微棒水平分布良好，完全覆盖了掺氟氧化锡衬底表面。X射线衍射（XRD）结果表明合成的ZnO沿c轴取向，具有六方晶系结构。该器件呈现双极性电阻开关特性，工作所需开关电压极低（±0.8 V）。在0.2 V读取电压下实现了两个明显区分且分辨率良好的电阻态，具有高达103的记忆窗口。该器件成功完成了连续102次开关循环，在102秒内保持稳定，电阻开关态未出现可观测退化。此外，电荷-磁通量曲线在高磁通量值时表现为单值函数，在低磁通量值时呈现双值特性。ZnO薄膜忆阻器件的导电机制遵循空间电荷限制电流，其电阻开关效应源于丝状电阻开关机制。
关键词： 忆阻器件、刮刀涂布法、氧化锌、电阻开关效应
更新于2025-09-23 15:23:52
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室温下沉积的SnO2薄膜中电阻开关效应与铁磁性的电场调控
摘要： 在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上室温沉积的SnO2薄膜呈纳米晶结构，因SnO2薄膜中的氧空位而表现出室温铁磁性（FM）。在以室温沉积SnO2薄膜制备的Ta/SnO2/Pt器件中可观察到双极性多级阻变（RS）现象。该器件具有高达27000的开关比和多级阻变特性，对高密度数据存储应用具有重要意义。Ta/SnO2/Pt/Ti/SiO2/Si（即Ta/SnO2/Pt器件）的饱和磁化强度与SnO2/Pt/Ti/SiO2/Si几乎相同，表明顶部Ta电极对饱和磁化强度的影响极小。该器件在低阻态（LRS）与高阻态（HRS）间呈现非易失性且可逆的饱和磁化调制，这源于氧空位细丝的形成/断裂过程——LRS状态的饱和磁化强度高于HRS状态。此外，随着正向直流扫描电压增大，饱和磁化强度也相应增强。在无直流环路电流条件下，施加正电场会使Ta/SnO2/Pt的饱和磁化强度升高，而施加特定负电场后则再次下降。仅通过电压（无需直流环路电流）即可实现Ta/SnO2/Pt饱和磁化的非易失性可逆调控。这种无环路电流的纯电场调控机制与SnO2薄膜特定区域内Vo+浓度变化相关。
关键词： 氧空位、电场调控、室温铁磁性、电阻开关效应、二氧化锡薄膜
更新于2025-09-23 15:21:01
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揭示化学合成铜掺杂氧化锌在阻变应用中的双重作用
摘要： 本研究致力于揭示通过简单低成本化学工艺合成的单晶Cu（5%）掺杂ZnO（Cu:ZnO）的双重作用，并探究其在阻变存储（RS）应用中的效能。研究发现：当Cu:ZnO在450°C较低温度退火并集成于ITO/玻璃基底用于RS应用时，仅氧空位介导机制主导其阻变行为；而相同材料在800°C较高温度退火并集成于Nb掺杂SrTiO3基底时则呈现铁电特性。研究采用X射线衍射、高分辨透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见-近红外光谱仪及压电力显微镜（PFM）分别表征了Cu:ZnO薄膜的结晶度、界面结构、化学成分、带隙及畴结构，测得其带隙为3.20 eV。PFM研究表明外加偏压可诱导180°极化反转的畴翻转现象，证实其适用于存储器件。电学性能方面，基于该铁电性Cu:ZnO的RS器件较先前低温退火器件展现出更优特性：更低的置位/复位电压（约1.40 V）、高达10^6秒无失真的优异保持特性以及更高的开关比（2.20×10^3）。通过构建能带图并开展输运研究，阐明了器件工作机理。本研究既揭示了Cu:ZnO RS器件的性能边界与应用潜力，也为新一代器件设计提供了理论指导。
关键词： 掺铜氧化锌、存储应用、能带图、电阻开关效应、铁电特性
更新于2025-09-09 09:28:46
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钙掺杂BiFeO?薄膜中应变对电子结构改变及电阻开关特性的影响
摘要： 系统研究了Bi0.90Ca0.10FeO3(BCFO)/Nb掺杂SrTiO3(100)薄膜的结构、电子结构、电学及铁电性能随膜厚变化的应变诱导调控效应。X射线衍射和φ扫描测试证实所有薄膜均呈(100)取向外延生长的单相结构。室温吸收光谱显示约2.5 eV处存在不对称宽峰，表明带隙内存在缺陷态，这归因于氧空位。随着氧空位减少双极性电阻开关行为改善，且铁电性能随膜厚增加而提升，说明氧空位和应变对调控BCFO薄膜电学性能具有关键作用。铁电性能的提升源于膜厚增加导致的Fe 3d-O 2p杂化增强、Fe 3d eg/Bi 6s-O 2p轨道局域化以及氧空位减少。BCFO薄膜表现出的稳定保持特性与大开/关比使其成为非易失性存储器件应用的理想候选材料。
关键词： 掺钙BiFeO3薄膜、电阻开关效应、铁电性能、应变、电子结构
更新于2025-09-04 15:30:14