本文關鍵詞：NiO電阻開關效應中Ni細絲的演變過程和磁電耦合

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【摘要】：近年來,電阻開關(RS)效應由于其重要的科學意義以及在電阻式隨機存儲器(RRAM)、新的計算機邏輯架構上的應用,已經(jīng)引起了廣泛的關注。眾所周知,基于電荷的存儲器的發(fā)展,如動態(tài)隨機存儲器和閃存,因尺寸效應而大大受限。因此,基于非電荷的存儲器已成為人們迫切的需求,它們往往具有低成本、低功耗、高速度和高集成密度等優(yōu)點。RRAM具有這些優(yōu)點,被認為是下一代非易失性存儲器最具競爭力的候選者之一。到目前為止,人們已經(jīng)提出了很多機制來解釋RS效應,導電細絲的通斷是研究比較多的一種機制,但它仍是一個未解決的問題。在NiO的RS效應里,人們比較認可的是細絲的通斷機制,但目前并沒有真正觀測到一條完整的從頂電極到底電極的細絲,也沒有結構表征;在NiO開關效應中,是單細絲機制還是多細絲機制,低阻態(tài)(LRS)向高阻態(tài)(HRS)轉變過程中,細絲是如何演變的;Ni細絲是鐵磁性的,是否存在磁電耦合呢?本論文針對以上問題,在NiO薄膜中開展了相關的研究,主要內(nèi)容體現(xiàn)在以下三個方面:第一方面,用脈沖激光沉積的方法,在Pt\Ti\SiO_2\Si襯底上制備了NiO薄膜樣品。通過透射電子顯微鏡(TEM)的觀測,我們首次給出了從頂電極延伸到底電極的完整Ni細絲圖像,并給出了結構表征。第二方面,通過LRS和不同阻值的HRS的阻抗特性及R-T曲線,分析表明NiO開關效應為多細絲機制。通過擬合,我們也首次給出了NiO開關效應中Ni細絲斷裂的具體過程:細絲先逐漸斷裂,基本斷裂后,間隙再逐漸變大。第三方面,磁電耦合。給出了電場對樣品磁性質(zhì)的調(diào)控,電場使樣品處于LRS和HRS,室溫下不同態(tài)的飽和磁化強度相差14%,表明電場對樣品磁性質(zhì)有顯著調(diào)控。給出了磁場對樣品電性質(zhì)的調(diào)控,LRS表現(xiàn)的是各項異性磁電阻(AMR)效應,HRS表現(xiàn)的是反常AMR效應、AMR效應和TMR效應。NiO電阻開關效應中磁電耦合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),為以后多功能存儲器件的研究奠定了基礎。
【關鍵詞】：電阻開關效應 NiO 細絲 演變 磁電耦合
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 電阻開關效應的分類11-16
• 1.1.1 I-V曲線特性：單極性、雙極性11-12
• 1.1.2 根據(jù)效應發(fā)生的具體位置：體效應、界面效應12-13
• 1.1.3 根據(jù)作用物理機理：電化學氧化還原機制、熱化學機制、價態(tài)變化機制13-16
• 1.2 應用：新型非揮發(fā)性存儲器16-20
• 1.3 NiO單極性開關效應中物理機制的研究進展20-23
• 1.4 選題思路與研究內(nèi)容23-25
• 第2章 實驗方法25-37
• 2.1 樣品制備技術25-30
• 2.2 樣品質(zhì)量表征30-37
• 2.2.1 原子力顯微鏡30-31
• 2.2.2 透射電子顯微鏡31-33
• 2.2.3 輸運測量33-34
• 2.2.4 阻抗測量34-35
• 2.2.5 超導量子干涉磁強計35-37
• 第3章 NiO開關效應中Ni細絲的直接觀測和表征37-49
• 3.1 引言37-40
• 3.2 樣品的制備與基本性質(zhì)表征40-43
• 3.2.1 NiO樣品的制備40
• 3.2.2 樣品基本性質(zhì)表征40-43
• 3.3 NiO在TEM下的觀測結果43-48
• 3.3.1 帶樹枝狀的完整細絲的觀察及結構表征43-47
• 3.3.2 晶界結構畸變處細絲的觀察47-48
• 3.4 本章小節(jié)48-49
• 第4章 NiO開關效應中Ni細絲的演變過程49-71
• 4.1 引言49-50
• 4.2 I-V曲線測量及統(tǒng)計50-53
• 4.3 阻抗譜測量及模數(shù)轉換53-57
• 4.4 等效電路及電容擬合57-59
• 4.5 R-T曲線測量及熱激活能計算59-60
• 4.6 氧空位含量對輸運影響的第一性原理計算60-63
• 4.7 不同高阻態(tài)下的電流傳導機制63-70
• 4.8 本章小結70-71
• 第5章 NiO開關效應中的磁電耦合71-81
• 5.1 引言71-72
• 5.2 電場對樣品磁性質(zhì)的調(diào)控72-74
• 5.3 磁場對樣品電性質(zhì)的調(diào)控74-80
• 5.4 本章小節(jié)80-81
• 第6章 總結81-83
• 6.1 研究總結81-82
• 6.2 展望82-83
• 參考文獻83-89
• 致謝89-91
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果91

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：954331