隨著集成電路技術和二維材料加工工藝的飛速進步,人們已經將傳統(tǒng)半導體器件的特征尺寸縮小到納米量級,尤其以臺積電等國際大廠為代表的產業(yè)界,已經開始大規(guī)模采用7 nm工藝并已實現(xiàn)晶圓的量產。然而,隨著器件特征尺寸的進一步縮小,物理極限所帶來的量子隧穿等非理想效應,卻給產業(yè)界帶來了不小的難題,特別是在存儲器領域。尋找傳統(tǒng)硅材料的替代品以適應更小器件尺寸、更高集成度、更穩(wěn)定性能的要求,已成為業(yè)內共識。鐵電材料作為一種廣泛存在且種類豐富的潛在替代材料,由于其特有的電滯回線現(xiàn)象,越來越受到研究者們的關注。本文正是基于這個背景下開展了以BaTiO₃為鐵電功能層、LaNiO₃和SrRuO₃為底電極的鐵電隧道結的制備及性能表征研究。采用脈沖激光沉積技術制備出表面平整、界面清晰、成相良好的外延薄膜,不同功能層堆疊形成鐵電隧道結器件,通過X射線衍射、原子力顯微鏡和壓電力顯微鏡等各項表征和電學性能測試,獲得了性能穩(wěn)定,重復性良好的鐵電隧道結器件,觀測到高達10³的開關比;并且,就鐵電層厚度對隧道結器件性能的影響做了詳細研究,... 

【文章來源】：青島大學山東省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 鐵電性與鐵電材料
        1.1.1 鐵電體及其發(fā)展
        1.1.2 鈣鈦礦型鐵電體
        1.1.3 鐵電性的重要特征
    1.2 鐵電性在存儲領域的應用
        1.2.1 傳統(tǒng)存儲器
        1.2.2 鐵電材料在存儲器中的應用
    1.3 鐵電隧道結概述
        1.3.1 納米尺度下的鐵電性
        1.3.2 鐵電隧道結原理及發(fā)展
第二章 薄膜制備、表征及相關實驗方法
    2.1 薄膜的主要制備方法
        2.1.1 磁控濺射（Magnetron Sputtering）
        2.1.2 脈沖激光沉積（Pulsed Laser Deposition）
    2.2 薄膜分析方法
        2.2.1 X射線測試技術
        2.2.2 原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope）
        2.2.3 壓電力顯微鏡（Piezoresponse Force Microscope）
    2.3 固相燒結法
第三章 PLD生長工藝探索
    3.1 薄膜樣品生長
3 薄膜生長工藝">        3.1.1 LaNiO₃ 薄膜生長工藝
3 薄膜生長工藝">        3.1.2 SrRuO₃ 薄膜生長工藝
3 鐵電隧道結生長工藝">        3.1.3 BaTiO₃ 鐵電隧道結生長工藝
    3.2 隧道結X射線測試結果
        3.2.1 X射線反射（XRR）膜厚測量
        3.2.2 XRD物相表征
    3.3 TEM界面微結構表征
3 鐵電隧道結的鐵電性及隧穿電致阻變效應">第四章 BaTiO₃ 鐵電隧道結的鐵電性及隧穿電致阻變效應
    4.1 鐵電超薄膜PFM表征
        4.1.1 隧道結鐵電層疇結構
        4.1.2 鐵電超薄膜的鐵電保持特性
        4.1.3 極化翻轉與阻變效應的聯(lián)系
3 隧道結的電致阻變效應">    4.2 BaTiO₃ 隧道結的電致阻變效應
        4.2.1 理論模型
        4.2.2 不同厚度隧道結電學性能測試及擬合
        4.2.3 J-V曲線擬合及輸運分析
3 隧道結的保持及翻轉性能改善">    4.3 BaTiO₃ 隧道結的保持及翻轉性能改善
        4.3.1 界面調控
        4.3.2 內建電勢調控
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間的研究成果
致謝



本文編號：2896177