纳米结构忆阻器制造技术研究

摘要

忆阻器是一种有记忆功能的非线性电阻。通过控制电流的变化可改变其阻值，如果把高阻值定义为“1”，低阻值定义为“0”，则这种电阻就可以实现存储数据的功能。实际上忆阻器就是一个有记忆功能的非线性电阻器。
　　 2008年5月，惠普实验室的研究人员在《自然》杂志上发表文章证实，忆阻器在纳米级电子系统中确实存在。这种电阻能够通过施加不同的电压来改变其阻值。利用其不同的阻值来代表不同的数字信号，在半导体电路中就可以实现数据存储的功能。
　　 本文在综述了国内外忆阻器研究概况的基础上，阐述了忆阻器的结构设计、工作原理、制造工艺，研究三层膜纳米结构忆阻器制造技术。本文主要从以下几个方面进行研究工作
　　 一、给出HP实验室两层膜忆阻器的基本理论分析
　　 TiO2薄膜氧空缺理论的分析，能带理论分析及忆阻器开关原理。并介绍了忆阻器性能的关键系数Mq=ROFF(1-μvRON/D2 q(t))，并通过关键系数公式得出影响忆阻器性能的一些重要结论。
　　 二、三层膜纳米结构忆阻器模型的建立及工艺过程
　　 结合HP忆阻器的特性，提出了新型三层膜忆阻器结构。并对其原理，能带理论进行深入展开。对三层膜纳米结构忆阻器的制备工艺过程做出阐述。与二层膜忆阻器相比三层膜忆阻器在理论上具有电阻变化区间大，记忆状态多，反应速度快等优点。
　　 三、Pt纳米线的制备及表征分析
　　 介绍各种制备一维纳米线的方法及各种方法的优缺点。在电解液(H2PtCL6·6H2O+H3BO4+H2O)中对AAO模板中分别进行电化学沉积生长铂纳米线6h、12h。通过SEM和TEM表征观察，纳米线呈分立柱状贯穿分布在模板中，长度约12μm，直径为50nm。纳米线生长速率为1μm/h。
　　 四、TiO2薄膜的制备及表征和TiO2+x、TiO2-x薄膜制备讨论
　　 采用磁控溅射方法，用纯钛靶在(氧气∶氩气)气流量比为(1∶2)的系统下制备TiO2薄膜，对所制备的薄膜进行SEM表征。由表征SEM照片可以观测薄膜厚度为48nm。
　　 讨论了在N2∶O2∶Ar=1∶1∶2的气体系统中，制备TiO2-x薄膜的条件；讨论两种方法制备TiO2+x薄膜：(1)利用离子注入方法在TiO2薄膜中注入O原子；(2)采用直流磁控溅射方法，选用靶材为纯钛靶+铁条，在O2∶Ar=1∶2的系统中制备TiO2+x薄膜。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2忆阻器的研究进展

1.2.1忆阻器结构发展现状

1.2.2忆阻器电路发展现状

1.3 铂纳米线制备的国内外进展

1.3.1 Pt纳米线制各国外研究进展

1.3.2 Pt纳米线制备国内研究进展

1.4 纳米结构忆阻器制造技术研究目的和意义

1.4.1研究目的

1.4.2研究意义

1.5论文主要研究内容

1.6小结

第2章纳米结构忆阻器理论分析

2.1纳米结构忆阻器理论模型

2.2纳米结构忆阻器理论分析

2.3小结

第3章三层膜纳米结构忆阻器基本结构及制作工艺

3.1三层膜纳米结构忆阻器基本结构

3.2三层膜纳米结构忆阻器制作工艺

3.3小结

第4章铂纳米线的制备及表征研究

4.1一维纳米线的制备

4.1.1蒸发相位法

4.1.2氧化物辅助生长

4.1.3气相—固相生长法

4.1.4碳热反应生长法

4.1.5模板法制备纳米线

4.2利用电化学沉积方法制备Pt纳米线

4.2.1 AAO模板的选择

4.2.2蒸镀铂电极

4.2.3制备电化学沉积电极

4.2.4电化学沉积Pt纳米线

4.3铂纳米线SEM表征研究

4.4铂纳米线TEM表征研究

4.5铂纳米线XRD研究

4.6 小 结

第5章TiO2薄膜的制备及表征研究

5.1　TiO2纳米薄膜制备方法

5.1.1溶胶凝胶法（sol-gel）

5.1.2化学气象沉积

5.1.3电化学方法

5.1.4制备TiO2薄膜的物理方法

5.2采用磁控溅射方法制备TiO2薄膜

5.2.1 TiO2薄膜的SEM表征分析

5.2.2 TiO2薄膜的能谱分析

5.3氧空缺及富氧TiO2薄膜制备机理

5.3.1氧空缺TiO2薄膜制备机理

5.3.2富氧TiO2薄膜制备机理

第6章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所发表的学术论文及申请发明专利